研讨研制出非人造辅酶的合成酶

近日，中国迷信院年夜连化学物理研讨所高效转化研讨组研讨员赵宗保团队在非人造辅酶研讨畛域取得停顿，研制出烟酰胺胞嘧啶二核苷酸（NCD）合成酶和NCD自给型微生物细胞，并胜利用于构建高选择性物资代谢路径。

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）是细胞内不行或缺的辅酶，普遍参加代谢等进程，改动NAD程度招致的生物学效应难以预测。为突破调控人造辅酶的局限，赵宗保团队致力于基于非人造辅酶的合成生物学研讨。后期任务中，科研职员设计合成了NCD，采取半感性设计及定向退化战略，改革苹果酸酶、乳酸脱氢酶、亚磷酸脱氢酶和甲酸脱氢酶，均得到了NCD偏好型渐变体（J. Am. Chem. Soc.，2011）；通过解析晶体构造，提醒出辅酶偏好性改动的分子根底（ACS Catal.，2019）；以年夜肠杆菌为宿主，通过表白核苷酸转运卵白和NCD偏好型氧化还原酶，胜利完成NCD介导的高选择性能量通报（ACS Catal.，2017；Angew. Chem. Int. Ed.，2020）。然而，因为微生物难以从情况中无效摄取NCD，是以亟需解决细胞内NCD供应成绩。

该研讨以烟酸单核苷酸（NaMN）腺苷酰转移酶（NadD）为模板，半感性设计并改革其底物NaMN和腺苷三磷酸（ATP）的联合口袋，得到偏好烟酰胺单核苷酸（NMN）和胞苷三磷酸（CTP）的渐变体，即NCD合成酶（NcdS）。科研职员在年夜肠杆菌中表白NcdS，完成应用内源的CTP和NMN合成NCD；通过强化前体合成步调，胞内NCD含量可超过人造辅酶，到达5.0mM，得到NCD自给型平台菌株。此外，科研职员还通过表白NCD偏好型苹果酸酶和D-乳酸脱氢酶，完成NCD介导的L-苹果酸高选择性转化为D-乳酸。该任务为细胞内合成非人造辅酶奠基了根底，为后续合成生物学和化学生物学研讨提供了参考。(100yiyao.com）