摘要
细胞色素P450酶负责催化许多天然产物生物合成过程中的关键反应,是自然界中最具催化多样性的生物催化剂.还原伴侣蛋白对P450催化功能至关重要,在进化过程中两者之间通过融合或分离方式演化出多种不同的催化系统.还原伴侣与P450酶的适配性往往是造成P450酶功能重建失败或低效的关键因素,也能够影响和改变P450酶的催化功能和性质.不同还原伴侣与P450酶的组合与互作如何影响P450酶的催化功能、催化效率和产物分布是值得深入探究的科学问题.本研究以还原伴侣蛋白RhFRED和P450酶MycG为研究对象,通过构建不同的融合和分离蛋白组合,系统研究了还原伴侣与P450酶的适配和相互作用模式对P450酶催化功能的影响.将RhFRED两个结构功能域拆解为两个独立蛋白FMN和Fe2S2,与P450酶MycG三者之间利用还原伴侣工程构建分离或融合型蛋白,通过体外生化反应探究不同组合方式下MycG对底物麦新米星M-Ⅳ催化功能以及电子传递效率的影响.在构建的20个还原伴侣与P450酶的"非天然"催化组合中,16个组合能够成功重建MycG的催化功能,其中12个组合中MycG能够催化产生3种氧化产物麦新米星M-Ⅰ、M-Ⅱ和M-Ⅴ以及1种脱甲基产物dMe-M-Ⅳ;4个组合仅产生氧化产物M-Ⅰ、M-Ⅱ和M-Ⅴ;剩余4个组合未检测到任何反应产物.通过模拟自然进化,系统研究了还原伴侣与P450酶构成的3种不同催化系统(单、双、三组分)以及单组分和双组分系统中不同的蛋白组织形式对MycG催化功能和性质的影响,结果表明不同还原伴侣系统和组合/组织方式能够通过蛋白-蛋白相互作用显著影响P450的催化功能、催化效率和催化性质.
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