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Engineering of Halide Methyltransferase BxHMT through Dynamic Cross‐correlation Network Analysis

化学 甲基转移酶 卤化物 生物化学 甲基化 有机化学 基因
作者
Chunyu Gao,Guanlin Yang,Xu‐Wei Ding,Jian‐He Xu,Xiaolin Cheng,Gao‐Wei Zheng,Qianming Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202401235
摘要

Abstract Halide methyltransferases (HMTs) provide an effective way to regenerate S ‐adenosyl methionine (SAM) from S ‐adenosyl homocysteine and reactive electrophiles, such as methyl iodide (MeI) and methyl toluene sulfonate (MeOTs). As compared with MeI, the cost‐effective unnatural substrate MeOTs can be accessed directly from cheap and abundant alcohols, but shows only limited reactivity in SAM production. In this study, we developed a dynamic cross‐correlation network analysis (DCCNA) strategy for quickly identifying hot spots influencing the catalytic efficiency of the enzyme, and applied it to the evolution of HMT from Paraburkholderia xenovorans . Finally, the optimal mutant, M4 (V55T/C125S/L127T/L129P), exhibited remarkable improvement, with a specific activity of 4.08 U/mg towards MeOTs, representing an 82‐fold increase as compared to the wild‐type (WT) enzyme. Notably, M4 also demonstrated a positive impact on the catalytic ability with other methyl donors. The structural mechanism behind the enhanced enzyme activity was uncovered by molecular dynamics simulations. Our work not only contributes a promising biocatalyst for the regeneration of SAM, but also offers a strategy for efficient enzyme engineering.
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