化工行业的碳排放量可能会减少由于发酵酶的见解

医药、塑料等行业使用酶来帮助合成分子的原料。酶直接取自微生物,如细菌通常不是最优的工业使用;一个问题是,他们经常不生存温度升高,加速合成。基因工程可以帮助调整酶用于这些目的。确切的一个原子结构的知识在理解酶原酶的重要函数的性质,从而提供见解,如何优化酶的基因工程。然而,x射线晶体学,一个常用的技术来确定一种酶的结构作为一个关键的步骤,这一过程,也不幸的是改变其结构。

技术被称为低温电子显微镜(低温电子显微镜)可以提供一个类似级别的结构细节的x射线晶体学同时保留原生酶的结构。事实上,2017年诺贝尔化学奖被授予使用这种技术来确定生物分子的结构。现在,在最近发表的一项研究结构生物学杂志》上,筑波大学的研究人员和合作伙伴使用低温电子显微镜来确定发酵酶phosphoketolase的结构。这项工作将促进工业合成的酶的基因工程。

”x射线晶体学革命性地改变了人员确定蛋白质结构,但替代的发展意味着更好地反映结构生物学是无价的,”资深作者吴克群Iwasaki教授解释道。“我们使用低温电子显微镜的成像工具发现了以前模糊结构细节phosphoketolase化工行业将直接利益。”

研究人员报告了两个主要发现。首先,八phosphoketolase单位聚集在一起成一个结构,称为一个八聚物。其次,他们观察到的细节链的氨基酸被称为QN-loop决定酶的功能网站打开或关闭。这是一个可能的提高酶的化学输出的方法。

x射线晶体学掩盖了低温电子显微镜提供的结构细节。八聚物是以前观察到x射线晶体学但被认为仅仅是一个测量工件。另外,x射线晶体学错过开放/封闭结构的细节。

“行业现在可以关联phosphoketolase其正确的功能结构、“Iwasaki说。“我们希望这些见解将提醒研究者,x射线晶体学不一定酶结构的最后一个字;低温电子显微镜可以提供宝贵的见解。”

这项研究的结果对于优化的性能非常重要有用的发酵酶进行化学合成工业。通过使用酶结构的见解最大化的成功基因工程,原料可以生产医药、塑料和其他材料以环境可持续的方式。

参考:醒来时,宫崎骏N, K,山口H,等。高分辨率phosphoketolase结构双歧杆菌longum由低温电子显微镜单粒子分析。j . Struct。医学杂志。2022年,214 (2):107842。doi:10.1016 / j.jsb.2022.107842

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