Enzyme Hydration Determines Resistance in Organic Cosolvents

生物催化 脂肪酶 化学 枯草芽孢杆菌 催化作用 分子动力学 蛋白质工程 定向进化 有机化学 立体化学 计算化学 生物化学 细菌 生物 基因 离子液体 遗传学 突变体
作者
Haiyang Cui,Lingling Zhang,Lobna Eltoukhy,Qianjia Jiang,Seval Kübra Korkunç,Karl‐Erich Jaeger,Ulrich Schwaneberg,Mehdi D. Davari
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:10 (24): 14847-14856 被引量:73
标识
DOI:10.1021/acscatal.0c03233
摘要

Biocatalysis in organic solvents (OSs) has found various important applications, particularly in organic synthesis and for the production of pharmaceuticals, flavors, and fragrances. However, the use of enzymes in OSs often results in enzyme deactivation or a dramatic drop in catalytic activity. Herein, we have developed a comprehensive understanding of the interactions between enzymes and OSs based on numerous observables obtained from molecular dynamics simulation of 32 variants of Bacillus subtilis lipase A (BSLA). We have tested the wild-type enzymes and variants carrying single and multiple substitutions toward the organic cosolvent 2,2,2-trifluoroethanol (TFE, 12% (v/v)). After analyzing the distribution of 35 structural and dynamic observables, we uncovered that increased enzyme surface hydration of substituted sites is the predominant factor to drive the improved resistance in OS. The iterative recombination of four surface substitutions revealed that the extent of hydration in BSLA variants correlates strongly with its OS resistance (R2 = 0.91). Remarkably, the substitutions recombination led to a highly resistant BSLA variant (I12R/M137H/N166E) with a 7.8-fold improved resistance in 12% (v/v) TFE, while retaining comparable catalytic activity (∼92%) compared to the wild-type enzyme. Our findings prove that strengthening protein surface hydration via surface charge engineering is an effective and efficient rational strategy for tailoring enzyme stability in OSs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
执着期待完成签到 ,获得积分10
1秒前
痘痘不见了331完成签到,获得积分10
1秒前
Jiale完成签到,获得积分10
3秒前
科目三应助Ldq采纳,获得10
4秒前
可爱的函函应助Ldq采纳,获得10
4秒前
科研通AI2S应助Ldq采纳,获得10
4秒前
在水一方应助Ldq采纳,获得10
4秒前
小蘑菇应助Ldq采纳,获得10
4秒前
脑洞疼应助Ldq采纳,获得10
4秒前
阿腾发布了新的文献求助20
4秒前
打打应助Ldq采纳,获得10
4秒前
Hello应助Ldq采纳,获得10
4秒前
FashionBoy应助Ldq采纳,获得10
4秒前
4秒前
小二郎应助整齐乌采纳,获得10
5秒前
6秒前
华仔应助Jiale采纳,获得10
7秒前
佳佳灰发布了新的文献求助10
9秒前
zzznznnn发布了新的文献求助10
10秒前
怡然奄应助科研通管家采纳,获得20
10秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得20
10秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得30
11秒前
Nino发布了新的文献求助30
11秒前
南卡发布了新的文献求助10
12秒前
zyc1111111完成签到,获得积分10
13秒前
SciGPT应助南卡采纳,获得10
19秒前
wanci应助优雅夕阳采纳,获得10
20秒前
清秀尔竹完成签到 ,获得积分10
23秒前
佳佳灰完成签到,获得积分10
27秒前
Ww完成签到,获得积分10
28秒前
CodeCraft应助Ldq采纳,获得10
30秒前
情怀应助Ldq采纳,获得10
31秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
求中国石油大学(北京)图书馆的硕士论文,作者董晨,十年前搞太赫兹的 500
Aircraft Engine Design, Third Edition 500
Neonatal and Pediatric ECMO Simulation Scenarios 500
苏州地下水中新污染物及其转化产物的非靶向筛查 500
Educational Research: Planning, Conducting, and Evaluating Quantitative and Qualitative Research 460
Ricci Solitons in Dimensions 4 and Higher 450
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4776131
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4108133
关于积分的说明 12707750
捐赠科研通 3829213
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2112494
邀请新用户注册赠送积分活动 1136336
关于科研通互助平台的介绍 1020060