Improving the Thermostability and Catalytic Efficiency of the Subunit‐Fused Nitrile Hydratase by Semi‐Rational Engineering

热稳定性 腈水合酶 化学 合理设计 催化作用 蛋白质工程 组合化学 生物催化 立体化学 有机化学 材料科学 反应机理 纳米技术
作者
Yuanyuan Xia,Wenjing Cui,Zhongyi Cheng,Łukasz Pepłowski,Zhongmei Liu,Michihiko Kobayashi,Zhemin Zhou
出处
期刊:Chemcatchem [Wiley]
卷期号:10 (6): 1370-1375 被引量:24
标识
DOI:10.1002/cctc.201701374
摘要

Abstract Nitrile hydratase (NHase, EC 4.2.1.84) is a key enzyme in the hydration of nitriles to their corresponding amides and is widely used in the industrial production of highly purified acrylamide and nicotinamide. However, the poor thermostability of NHase is the major factor preventing its extensive industrial application. Here, a semi‐rational design approach based on the pmut scan application of Rosetta 3.4 and molecular dynamics (MD) simulations was used to improve the thermostability of a subunit‐fused nitrile hydratase from Pseudomonas putida NRRL‐18668 ( Fus ‐NHase). A small mutant library was constructed, and three mutants, B‐M150C, B‐T173Y, and B‐S189E, with half‐life increases at 50 °C of 32 %, 7 %, and 107 %, respectively, were obtained. Additionally, the k cat / K m values of B‐M150C, B‐T173Y, and B‐S189E were 1.1‐, 1.5‐, and 2.2‐fold higher, respectively, than that of Fus ‐NHase. This study provides an effective strategy for improving protein thermostability and catalytic efficiency.

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