用于降解邻苯二甲酸酯的红球菌来源酰胺酶RhoⅡ突变改造OA北大核心CSTPCD

邻苯二甲酸酯(phthalate esters,PAEs)具有生理毒性,去除毒性的关键在于侧链酯键的完全水解。红球菌源酰胺酶RhoⅡ是作用于邻苯二甲酸单酯酯键的水解酶,但不能水解PAEs。采用计算机模拟和定点突变的方法,对RhoⅡ进行改造,以实现水解PAEs的目的。将RhoⅡ与邻苯二甲酸单丁酯(monobutyl phthalate,MBP)进行分子对接,结果显示,RhoⅡ以Lys200、Arg185的R基稳定MBP的羧基,MBP与RhoⅡ的两个单体均形成氢键相互作用。位点突变表明,Asp39、Lys127和Cys160构成了RhoⅡ的催化三联体,作为活性中心存在于酶的疏水凹槽内。此外,通过定点突变获得了具有水解PAEs的突变酶F44N,与原酶相比,其水解邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)、邻苯二甲酸二异丁酯(diisobutyl phthalate,DIBP)的能力显著提升,这是由于苯丙氨酸突变为天门冬酰胺后,明显削弱了酶对底物的空间位阻作用,使酶的底物结合空腔体积增大,DBP、DIBP能够与酶进行结合,实现酯键水解。结合突变前后对接结果推测,突变影响酶的底物结合空腔,导致突变酶不能有效催化邻苯二甲酸单酯。通过验证RhoⅡ的催化活性中心,突变关键位点,实现了RhoⅡ底物谱的改变,希望可以丰富催化水解PAEs的酶资源,促进相关水解酶更好的应用。