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葛宏华教授课题组在有机溶剂耐受性氨肽酶研究上取得新成果

健康科学研究院葛宏华教授课题组在有机溶剂耐受性氨肽酶研究上取得新成果,研究揭示了Type II分泌系统的效应蛋白氨肽酶LapB的结构和生化功能,并发现该酶具有耐受有机溶剂的生化特性,及在有机相体系中的催化潜力,通过对该酶分子机理的理解从而有助于该酶在有机溶剂体系中的工业与食品上的应用。研究成果于2017年8月在线发表于JCR一区杂志《Journal of Agricultural and Food Chemistry》。(文章链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facs.jafc.7b02849
    氨肽酶能够水解蛋白质N端氨基酸,反应产生的肽类物质和少量氨基酸,明显改善蛋白质的溶解性,热稳定性及营养价值。氨肽酶在奶制品,肉制品,发酵食品中可以增加游离氨基酸的量,改变风味,提高营养价值,缩短加工周期,其广泛应用于营养食品,保健食品,蛋白饮料等食品工业。尽管一些商业氨肽酶已在食品工业中应用,但同时面临的主要挑战之一是发现具有在极端温度、pH值和有机溶剂的催化能力的氨肽酶。特别是某些食品发酵过程中,乙醇作为副产物会影响许多酶的活性。与传统的水溶液反应体系相比,天然酶在有机溶剂的存在下几乎普遍表现出低活性和低稳定性。因此发现有机耐溶剂的氨肽酶有望在发酵食品工业过程中广泛应用。
氨肽酶LapB是嗜肺军团菌Type II分泌系统的效应蛋白,Type II分泌系统对于嗜肺军团菌在极端条件下的存活必不可少,因此对Type II分泌系统效应蛋白的研究有利于发现一些极端特性功能的酶。本研究中,课题组运用X-RAY晶体学的实验方法解析了分辨率2.5埃的氨肽酶LapB的三维结构。该酶在C端具有保守的催化结构域,同时具有一个新型的N端前肽结构域,该结构域以一个帽子样的结构扣在催化结构域的活性口袋上,抑制其催化活性。有趣的是这种抑制功能会在醇类有机溶剂中得到解除,并发现LapB和催化结构域ΔPA-LapB对醇类有机溶剂具备高耐受性。由于这些独特的特点,因此LapB可以应用非生物催化剂和食品加工行业。该项研究为LapB生化特性提供了结构证据,基于结构基础进行设计及改造耐受有机溶剂氨肽酶可以获得更为广泛的食品发酵工业应用。



葛宏华教授课题组在有机溶剂耐受性氨肽酶研究上取得新成果

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