为了提高植酸酶的活性和热稳定性,增加其在食品加工领域的应用潜力,对植酸酶YiAPPA进行同源模建,结合蛋白质分子表面氨基酸突变策略,选择位于分子表面的赖氨酸和甘氨酸进行定点突变,构建单位点突变体。通过活性和热稳定性筛选,获得活性和热稳定性显著提高的突变体K216R以及热稳定性提高的突变体K189R。通过有益突变位点叠加策略,进一步构建并表征组合突变体K189R/K216R的酶活力及热稳定性。结果表明:与YiAPPA相比,K189R/K216R于80 ℃半衰期由14.81 min延长至23.35 min,半失活温度由55.12 ℃提升至62.44 ℃,热解折叠温度由48.36 ℃提升至53.18 ℃。并且K189R/K216R于37 ℃、pH 4.5的酶活力由3 959.98 U/mg提高至4 469.13 U/mg。分子结构建模和分子动力学模拟的结果显示:K189R/K216R中引入了新的氢键,能够提高酶部分结构单元的稳定性,使其热稳定性得到提高;同时K189R/K216R的催化口袋体积增大是其活性提高的主要原因。本研究通过蛋白质分子表面氨基酸突变策略可有效提高植酸酶YiAPPA的活性和热稳定性,为植酸酶及其他类型酶的分子改造提供参考依据。
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