2014第27卷第6期
粮食与油脂
指肪酶蛋白质工程研究进展
苏春阳,牟英,修志龙1,杨天奎2
(1.大连理工大学生命科学与技术学院,辽宁大连116023;
2.丰益(上海)生物技术研发中心有限公司,上海200137
摘要:
脂肪酶在沟脂化学、食品工业、有机合成和生物柴油等多个领城有着广泛应用。利用蛋白
质工程在分子水平上修饰脂肪酶,可以提高酶活、稳定性和其它催化性质。该文综述了蛋白质エ
程的基本概念和利用不同方法开发新突变脂肪酶的应用
关键词:脂肪酶;蛋白质工程;脂肪酸
Research progress on protein engineering of lipases
SU Chun-yang MU Ying XIU Zhi-long, YANG Tian-kui?
(1. School of Life Science and Biotechnology, Dalian University of Technology, Dalian 116023, L aoning, China
2. Wilmar( Shanghai )Biotechnology Research &Development Center Co, Ltd, Shanghai 200137, China
Abstract Lipascs have been widcly uscd in oil chemicals, food industry, organic synthesis and
biodiesel industry, etc. Protein engineering was used to modify the lipase on a molecular level, for
examples, improving the activity, stability and other catalytic properties of lipases. This article reviewed
the concepts o! protcin cnginccring and the discovcry examples o! novel lipases and their variants b:
prolein engineering
Key words lipase; protein engineering; fatty acid
中图分类号:TS201,2+5
文献标识码:A
文章编号:1008-9578(2014)06-0001-0
脂肪酶( Lipase,E.C3.1.13)又称甘油三咱配计方法主要分为基」实验结果的设计和近年米新兴
基水解( Triacylglyccrol acylhydrolase),是类在的计算机辅助设计的。该方法目的性很强,且不需要
水一油界面上催化甘油:酯水解为甘油和脂肪酸的大的筛选工作,但是前期的分析工作非常重要,岩
水解酶,广泛存在于各类动植物和微生物中。脂肪选择突变位点不合通,不仅不能达到改善日的,还可
酶除了能够催化水解反应,还能催化酯化、酯交换、醇能起到相反效果?。
解、酸解等反应2,并且能够在非水相(如有机溶剂、
定向进化是在实验室中模拟自然进化的过程,可
离子液体等)中催化反应。因此,脂肪酶在洗涤剂、食以在不了解蛋白结构或不了解分子机的情况下,对
品、造纸、油脂、化妆品、制药、生物柴油等多个工业领蛋门的完整基因进行低频率的随机突变(方法有易错
域中有广泛应用。
PCR、DNA收组等),基?通过宿卡表达后げ通过特定
尽管有许多脂防酶可供利用,但这些天然酶往往的法将符合需要的突变蛋白筛选出来。定向进化的
不能满足牛物催化的需求,包括庶物选择范围、位置优势在于不需要了解蛋白结构信息,而月.基因突变的
和立.体选择性、PH、温度特性和德定性(长时?反应的操作简单。但由于需要对人星的突变蛋白进行筛选,
稳定性、有机溶剂耐受性等)等。萤白质工程能够攻该方法的主要限制因素是建立高通量的筛选方法。
变这些性质,是现代牛物催化的关键技术4。木文综
埋性设计和定向进化在蛋白质工稞中具有不同
述了蛋白质工程的基本策略和其在改造脂肪晦不同的优势,而且在技术上可以互补。在一些研究中,
催化性质屮的应用。
先采用理性设计改变关慥的氨基酸,再利用定向进
蛋白质工程策略
化对特定性质进行“微调”;反过来,先用定向进化
蛋质工.程可分为两个基本策略:理性设计缩小日标氨基酸的范围,再对日标氨基酸进行理性
( Rational design)和定向进化( Directed evolulion)。
设计?。
迎性设计是在深入了解蚩白质的:维结构和功2蛋白质工程改造脂肪酶应用
能的棊础上,结合生物信息学的知识,分析分了结构2.1提高热稳定性
与功能之间的关系,从而修饰氨基酸位点,通过改
提高脂肪嗨的热德定性,除了满足特定生产过程
变DNA序列中的帔基来实现某些氮基酸的替换,进(例如高熔点油脂)或加快反应速度外,从主细胞中
而影响蛋白的三维结构和悔学性质。日前海的理性设分离纯化的过程也更容易。尽管对海的热稳定性有多
收稿日期:2014-04-22
作者简介:苏春阳(1987~),硕士研究生,研究方向;分子生物学
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