近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員趙宗保團(tuán)隊(duì)在非天然輔酶研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研制出煙酰胺胞嘧啶二核苷酸(NCD)合成酶和NCD自給型微生物細(xì)胞，并成功用于構(gòu)建高選擇性物質(zhì)代謝途徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然—通訊》上。
煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)是細(xì)胞內(nèi)不可或缺的輔酶，廣泛參與代謝等過(guò)程，因此改變NAD水平導(dǎo)致的生物學(xué)效應(yīng)難以預(yù)測(cè)。為突破調(diào)控天然輔酶的局限，趙宗保團(tuán)隊(duì)致力于基于非天然輔酶的合成生物學(xué)研究。
該研究以煙酸單核苷酸腺苷酰轉(zhuǎn)移酶為模板，半理性設(shè)計(jì)并改造其底物煙酸單核苷酸和腺苷三磷酸的結(jié)合口袋，獲得偏好煙酰胺單核苷酸(NMN)和胞苷三磷酸(CTP)的突變體，即NCD合成酶(NcdS)。該團(tuán)隊(duì)在大腸桿菌中表達(dá)NcdS，實(shí)現(xiàn)利用內(nèi)源的CTP和NMN合成NCD;通過(guò)強(qiáng)化前體合成步驟，胞內(nèi)NCD含量可超過(guò)天然輔酶，達(dá)到5.0毫摩爾/升，獲得NCD自給型平臺(tái)菌株。此外，該團(tuán)隊(duì)還通過(guò)表達(dá)NCD偏好型蘋果酸酶和D—乳酸脫氫酶，實(shí)現(xiàn)NCD介導(dǎo)的L—蘋果酸高選擇性轉(zhuǎn)化為D—乳酸。
該工作為細(xì)胞內(nèi)合成非天然輔酶奠定了基礎(chǔ)，為后續(xù)合成生物學(xué)和化學(xué)生物學(xué)研究提供了參考。(卜葉 王雪穎)
關(guān)鍵詞： 非天然輔酶合成酶
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