清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Computer-Aided Directed Evolution Achieves Balanced Activity, Thermal Stability, and Selectivity in Stereoselective Carbonyl Reductase

立体选择性 定向进化 化学 立体化学 组合化学 蛋白质设计 基质(水族馆) 人口 热稳定性 蛋白质工程 活动站点 生物制造 选择性 合成生物学 动力学分辨率 分子动力学 同源建模 体细胞突变 蛋白质结构 底物特异性 酶催化 合理设计 DNA洗牌
作者
Jie Gu,X. Su,Jun Wang,Yangqing Yu,Zhongzhen Li,Wanmeng Mu,Yan Xu,Yao Nie
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:16 (8): 7537-7550
标识
DOI:10.1021/acscatal.6c00035
摘要

Achieving simultaneous improvements in activity, substrate specificity, stereoselectivity, and thermal stability remains a central challenge in laboratory enzyme evolution. Enzymes with industrial properties require synergistic development of various functions. This study developed a computational pipeline integrating sequence-structure information to regulate the activity, thermal stability, and stereoselectivity of carbonyl reductases. Our framework employs an unsupervised epistasis model to map residue interdependencies across the entire protein structure, combined with ΔΔGfold calculations and conservation analysis, enabling global evolutionary engineering. This strategy dramatically reduced 6,720 potential mutations to 27 prioritized candidates. Greedy combinatorial strategy generated optimized mutants with enhanced activity (up to 28-fold), high stereoselectivity toward 22 structurally diverse substrates, and improved thermal stability (ΔTm up to 5.8 °C). For the substrate 2-acetylpyridine (H1), I51L/Y61F/D147E (M3) is the dehydrogenase with the highest activity reported so far. Systematic analysis of crystal structures and molecular dynamics simulations revealed that distal mutations reorganized interdomain communication networks, increasing the active population of prereaction state conformations. The introduction of distal mutations balanced overall protein fluctuations by redistributing flexibility across different regions, contributing to the simultaneous improvement of catalytic activity and thermal stability. This work demonstrates the efficiency of a computer-aided protein design approach for synergistically enhancing multifunctional compatibility, offering a transformative strategy for advancing biomanufacturing of high-value chiral compounds.
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
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
月亮发布了新的文献求助10
刚刚
施忠垒完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
陌桑子完成签到 ,获得积分10
17秒前
还看今朝发布了新的文献求助10
21秒前
活泼的大船完成签到,获得积分0
24秒前
30秒前
32秒前
姜姜完成签到 ,获得积分10
46秒前
LFZ完成签到 ,获得积分10
56秒前
1分钟前
1分钟前
zeal完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Bismarck完成签到,获得积分10
1分钟前
森莫莓完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
噫吁嚱完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
飞行的子弹完成签到,获得积分10
1分钟前
yyyyy发布了新的文献求助10
1分钟前
huang完成签到,获得积分10
1分钟前
濮阳灵竹完成签到,获得积分10
1分钟前
YangSihan发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
霸气雪珍完成签到,获得积分10
1分钟前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
今后应助YangSihan采纳,获得10
1分钟前
琳llin完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
allrubbish完成签到,获得积分10
2分钟前
爆米花应助yyyyy采纳,获得10
2分钟前
Autin完成签到,获得积分0
2分钟前
2分钟前
1725665189完成签到 ,获得积分10
2分钟前
看文献完成签到,获得积分10
2分钟前
3分钟前
3分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Cronologia da história de Macau 5000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7165352
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8808195
关于积分的说明 18611205
捐赠科研通 6774628
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3165213
关于科研通互助平台的介绍 2304305
邀请新用户注册赠送积分活动 2139903