Enhancing thermostability of alkaline κ-carrageenase from Pseudoalteromonas tetraodonis by rational design of disulfide bonds

热稳定性 化学 共价键 生物化学 有机化学
作者
Yiwan Zheng,Zeping Du,Hebin Li,Mingjing Zheng,Tao Hong,Yuanfan Yang,Zedong Jiang,Hui Ni,Songbiao Chen,Yijuan Han,Yanbing Zhu,Qingbiao Li
出处
期刊:Process Biochemistry [Elsevier]
卷期号:134: 304-315 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.procbio.2023.10.016
摘要

The industrial applications of the κ-carrageenases have been restricted by their poor thermostability. In this study, based on the structural information of alkaline κ-carrageenase from Pseudoalteromonas tetraodonis (WT) and with the aid of Disulfide by Design2 computational tool, two disulfide bond mutants of K44C-A119C and T120C-Q250C were identified with improved thermostability and enzymatic activity. K44C-A119C and T120C-Q250C increased the enzyme activity by 19.0% and 7.3%, respectively. After treatment at 50 °C for 30 min, the residual activities of K44C-A119C, T120C-Q250C, and WT were 80.1%, 78.6%, and 45.4%, respectively. The Tm values of K44C-A119C, T120C-Q250C, and WT determined by differential scanning calorimetry were 56.0 °C, 54.8 °C, and 51.2 °C, respectively. The increasement of disulfide bond and its adjacent non-covalent interactions would account for the increased thermostability of the mutants. Molecular dynamics simulation analysis revealed that the improved thermostability and catalytic activities of K44C-A119C and T120C-Q250C could be attributed to the increased flexibility of finger F6 and the less structural deviation in some loops and β-sheets. In addition, the κ-carrageenan hydrolysates by K44C-A119C exhibited higher tyrosinase inhibitory activity than the untreated κ-carrageenan. These findings provide a useful strategy to improve κ-carrageenases' thermostability and enzyme activity for their better industrial applications.

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