研究增强了羧肽酶 A 的热稳定性以实现更广泛的工业应用

一个研究小组通过二硫键的创新使用，成功提高了羧肽酶 A (CPA) 的热稳定性，羧肽酶 A 是一种在食品和制药行业具有巨大潜力的关键酶。这一进展有望扩大该酶在需要高温条件的工艺中的用途，例如降解赭曲霉毒素 A (OTA) 和降低食品中肽的苦味。

羧肽酶 A (CPA) 广泛应用于食品和因其能够将有毒的赭曲霉毒素 A (OTA) 水解成无毒化合物，并在食品加工过程中去除肽中的苦味。然而，CPA 的天然中温性质限制了其在较高温度下的功能，从而限制了其在高温常见的工业环境中的应用。

酶的热稳定性对于延长操作温度、提高效率和降低生产成本至关重要。前期努力加强热稳定性已经表明蛋白质工程，特别是引入，可以显着稳定工业用酶。

这学习发表于食品创新与进步2024 年 6 月 25 日，标志着酶工程领域的重大飞跃。

该研究采用合理的设计策略，通过引入二硫键来增强羧肽酶A（CPA）的热稳定性。首先，使用表征蛋白质热运动的 B 因子分析和反映局部构象灵活性的 RMSF 值来识别 CPA 的柔性区域。

通过对这些数据的综合分析，选择了 CPA 的 10 个高度灵活的区域作为通过二硫键进行刚性化的目标。 DbD和MODIP程序预测了引入二硫键的潜在残基对，经过保守性分析，选择了两个突变体D93C/F96C和K153C/S251C。

使用SWISS-MODEL建立突变体的同源模型，并通过MD模拟评估其构象稳定性。结果表明，两种突变体均表现出较低的 RMSD 值，表明与野生型 (WT) CPA 相比，热稳定性增强。

研究表明，突变体表现出更高的最佳工作温度（比野生型高 10°C），并在 65°C 下长时间保持活性。此外，突变体的半失活温度（T5015）分别提高了8.5°C和11.4°C，进一步证明了其耐热性的提高。

虽然 D93C/F96C 突变体表现出改善和热稳定性方面，由于稳定​​性和催化效率之间的权衡，K153C/S251C 的活性略有下降。结构分析表明，二硫键的引入增加了α-螺旋含量，表面电荷重新分布有助于增强突变体的稳定性。

该研究的高级研究员梁志宏博士表示：“增强 CPA 的热稳定性为其在食品和制药行业中的应用开辟了许多机会。通过引入二硫键，我们能够显着提高 CPA 的耐高温性能，而不会影响其性能。”催化活性，这是工业过程的关键进步。”

这一通过引入二硫键增强 CPA 热稳定性的突破标志着酶工程的重大飞跃。该研究不仅提供了对CPA分子机制的深入了解，还为其在工业应用，特别是在高温环境下的更广泛应用奠定了基础。随着行业朝着更高效、更可持续的流程发展，CPA 等耐热酶将成为创新的关键驱动力。

由 TransSpread 提供