Rational improvement of simvastatin synthase solubility in Escherichia coli leads to higher whole‐cell biocatalytic activity

大肠杆菌 化学 溶解度 生物化学 生物催化 突变 辛伐他汀 突变体 有机化学 催化作用 生物 离子液体 药理学 基因
作者
Xinkai Xie,I. Pashkov,Xue Gao,Jennifer L. Guerrero,Todd O. Yeates,Yi Tang
出处
期刊:Biotechnology and Bioengineering [Wiley]
卷期号:102 (1): 20-28 被引量:33
标识
DOI:10.1002/bit.22028
摘要

Simvastatin is the active pharmaceutical ingredient of the blockbuster cholesterol lowering drug Zocor. We have previously developed an Escherichia coli based whole-cell biocatalytic platform towards the synthesis of simvastatin sodium salt (SS) starting from the precursor monacolin J sodium salt (MJSS). The centerpiece of the biocatalytic approach is the simvastatin synthase LovD, which is highly prone to misfolding and aggregation when overexpressed from E. coli. Increasing the solubility of LovD without decreasing its catalytic activity can therefore elevate the performance of the whole-cell biocatalyst. Using a combination of homology structural prediction and site-directed mutagenesis, we identified two cysteine residues in LovD that are responsible for nonspecific intermolecular crosslinking, which leads to oligomer formation and protein aggregation. Replacement of Cys40 and Cys60 with alanine residues resulted in marked gain in both protein solubility and whole-cell biocatalytic activities. Further mutagenesis experiments converting these two residues to small or polar natural amino acids showed that C40A and C60N are the most beneficial, affording 27% and 26% increase in whole cell activities, respectively. The double mutant C40A/C60N combines the individual improvements and displayed approximately 50% increase in protein solubility and whole-cell activity. Optimized fed-batch high-cell-density fermentation of the double mutant in an E. coli strain engineered for simvastatin production quantitatively (>99%) converted 45 mM MJSS to SS within 18 h, which represents a significant improvement over the performance of wild-type LovD under identical conditions. The high efficiency of the improved whole-cell platform renders the biocatalytic synthesis of SS an attractive substitute over the existing semisynthetic routes.

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
Gideon完成签到,获得积分10
1秒前
圣诞树完成签到,获得积分10
8秒前
雪落你看不见完成签到,获得积分10
16秒前
DY发布了新的文献求助10
17秒前
芙瑞完成签到 ,获得积分0
18秒前
小袁冲冲冲完成签到,获得积分10
19秒前
hahacsw完成签到,获得积分10
19秒前
科研通AI6.1应助Angie采纳,获得10
19秒前
Hanson完成签到,获得积分10
20秒前
gy发布了新的文献求助10
21秒前
科研通AI2S应助John采纳,获得10
22秒前
sunny发布了新的文献求助10
28秒前
娄十三完成签到 ,获得积分10
29秒前
gy完成签到,获得积分20
30秒前
爆米花应助sunny采纳,获得10
33秒前
跳跃的凡柔完成签到,获得积分10
34秒前
alan完成签到 ,获得积分0
34秒前
qpzn完成签到,获得积分10
34秒前
1752795896完成签到,获得积分10
35秒前
小杨发布了新的文献求助10
38秒前
kitsch完成签到 ,获得积分10
38秒前
叶上初阳完成签到 ,获得积分10
38秒前
漂亮的曼文完成签到 ,获得积分10
39秒前
aaronzhu1995完成签到 ,获得积分10
42秒前
gy发布了新的文献求助10
43秒前
和谐的醉山完成签到,获得积分0
44秒前
张萌完成签到 ,获得积分10
46秒前
氟锑酸完成签到 ,获得积分10
48秒前
awake完成签到,获得积分10
48秒前
独指蜗牛完成签到 ,获得积分10
54秒前
文献狗完成签到,获得积分10
57秒前
周杰伦啦啦完成签到,获得积分10
57秒前
小杨发布了新的文献求助10
59秒前
yywang完成签到,获得积分10
1分钟前
芬芬完成签到,获得积分10
1分钟前
厚德载物完成签到 ,获得积分10
1分钟前
航行天下完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
科研通AI2S应助guojingjing采纳,获得10
1分钟前
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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 500
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6353195
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8168047
关于积分的说明 17191530
捐赠科研通 5409231
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2863646
邀请新用户注册赠送积分活动 1840978
关于科研通互助平台的介绍 1689834