目的:分析假交替单胞菌(Pseudoalteromonas tetraodonis)来源κ-卡拉胶酶的结构域,构建结构域截短突变体,探究非催化结构域对假交替单胞菌κ-卡拉胶酶的酶学性质与结构的影响。方法:利用大肠杆菌异源表达假交替单胞菌κ-卡拉胶酶WT和仅包含糖苷水解酶催化结构域的κ-卡拉胶酶截短体GH(缺失免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)样结构域),利用3,5-二硝基水杨酸法研究κ-卡拉胶酶WT和GH的酶学性质,利用分子对接和分子动力学模拟研究酶微观结构的变化。结果:成功对假交替单胞菌κ-卡拉胶酶WT及其截短体GH进行体外表达,WT和GH的分子质量分别为44.0 kDa和35.0 kDa,均能专一性地酶解κ-卡拉胶底物。酶学性质研究发现,假交替单胞菌κ-卡拉胶酶的Ig样结构域不影响酶的底物特异性、最适反应温度、最适反应pH值和κ-卡拉胶酶解产物的组成,但降低了酶的热稳定性、强酸(pH 4.0)和强碱(pH 11.0)稳定性、酶对底物的亲和力。酶的分子对接及分子动力学模拟分析结果表明,Ig样结构域截短后,κ-卡拉胶酶与κ-卡拉胶四糖底物的相互作用增强,酶结构的刚性增强,κ-卡拉胶酶F1、F3和F5指状区环状结构柔性降低,F2和F6指状区β片层结构柔性升高,这些结构的改变可能是截短体GH催化活性和热稳定性提高的原因。结论:本研究解析了假交替单胞菌κ-卡拉胶酶的非催化Ig样结构域与酶性质的构效关系,可为该酶结构与功能研究及酶的应用提供理论基础。
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