海藻糖合成酶底物特异性的关键氨基酸残基研究

海藻糖是一种天然非还原性二糖，可以广泛应用于食品、化妆品、生物医药制品等领域，是防止食品劣化、保持食品新鲜风味、提升食品品质的独特食品配料。海藻糖合成酶能够催化麦芽糖生成海藻糖，可以应用于工业化生产海藻糖。本研究通过对海藻糖合成酶对底物特异性关键氨基酸残基的研究，了解海藻糖底物特异性的关键氨基酸残基构成结构，揭示海藻糖合成酶对底物选择性机制，为利用分子改造手段改变海藻糖合成酶的底物特异性来提高酶转化率和酶活力提供有力的理论指导，对了解酶分子催化反应对底物选择的分子机理具有重要的意义。

本课题克隆鉴定了不同来源的海藻糖合成酶基因，分析海藻糖合成酶底物特异性相关的氨基酸残基。通过蛋白质结构分析以及定点突变改造技术等手段对不同的海藻糖合成酶进行研究，分析底物特异性相关的氨基酸残基。. 研究表明高温弯曲单孢菌（Thermomonospora curvata）的海藻合成酶TreS-cur的L116位点对酶的底物特异性有明显影响，并且在麦芽糖和蔗糖底物间变化趋势不一致。其中L116Y、L116H和L116A对蔗糖的相对活力比野生型提高了2.5倍左右而对麦芽糖的活性却降低了。E330位点的所有19个突变体对麦芽糖和蔗糖都只有水解活性生成葡萄糖或者果糖和葡萄糖而没有分子内转糖苷活性。V160位点的突变体负面影响产物得率和副产物含量，其中V160K的海藻糖得率只有45％左右。其余32个位点的突变体对酶活力均有不同程度的负面影响。