腈水解酶及其镜像突变体与3‐取代戊二腈底物结合模型的研究

betway必威登陆网址（betway.com ）学报››2023,Vol. 44››Issue (6): 408-413.DOI:10.3969/j.issn.2097-0005.2023.06.002

腈水解酶及其镜像突变体与3‐取代戊二腈底物结合模型的研究

李一新, 解英培, 武小楚, 赵凡, 赵乐乐, 高蕾, 田歌()

betway必威登陆网址（betway.com ）生命科学学院，山东泰安 271016

收稿日期:2022-12-23出版日期:2023-06-25发布日期:2023-07-11
通讯作者:田歌
作者简介:李一新，betway必威登陆网址（betway.com ）生命科学学院2020级生物信息学专业，E-mail：lyx29575 @163.com。
基金资助:
国家自然科学基金(32000477);山东省自然科学基金(ZR2020QB075)

Study on the binding model of nitrilase hydrolase and its mirror mutant to 3-substituted glutaronitrile substrate

Yixin LI, Yingpei XIE, Xiaochu WU, Fan ZHAO, Lele ZHAO, Lei GAO, Ge TIAN()

College of Life Sciences，Shandong First Medical University & Shandong Academy of Medical Sciences，Taian 271016，China

Received:2022-12-23Online:2023-06-25Published:2023-07-11
Contact:Ge TIAN

摘要/Abstract

摘要：

目的探析底物3‐取代戊二腈在酶活性中心的结合模式。方法采用分子对接方法，选取4种3‐取代戊二腈底物分别与腈水解酶（SsNIT）及其突变体进行分子对接，并对酶‐底物结合模型进行分析。结果3‐取代戊二腈底物与腈水解酶突变体具有较强的结合力，其突变体‐底物复合物的结合构象更稳定。4种底物分子中，带有芳香环取代基的底物分子与酶活性中心形成较强的π‐π相互作用，芳香型底物‐酶复合物结合能力最强，构型最稳定。结论SsNIT及其突变体与不同底物小分子的结合模式存在差异，底物与酶活性中心的相互作用是影响酶底物选择性的关键因素。研究结果为进一步阐明SsNIT催化不同底物去对称性水解的机理及选择性差异提供了一定的理论基础。

关键词:分子模拟,腈水解酶,3‐取代戊二腈,突变体

Abstract:

ObjectiveTo clarify the binding mode of substrate 3-substituted glutaronitrile at the active site of enzyme.MethodsIn this study， four 3-substituted glutaronitrile substrates were selected to dock in nitrilase （SsNIT） and its mutant， respectively. Then， different enzyme-substrate binding models were analyzed.ResultsThe results showed that the binding energy of the substrate with mutated nitrilase was higher than that of nitrilase， indicating that the binding between the substrate and the mutant was more stable.ConclusionThe selectivity of nitrilase and its mutants with different substrates have been identified. This study provides a theoretical basis for further elucidation of the mechanism and selectivity differences of nitrilase in catalytic desymmetric hydrolysis.

Key words:molecular docking,nitrilase,3-substituted glutaronitrile,mutant

李一新, 解英培, 武小楚, 赵凡, 赵乐乐, 高蕾, 田歌. 腈水解酶及其镜像突变体与3‐取代戊二腈底物结合模型的研究[J]. betway必威登陆网址（betway.com ）学报, 2023, 44(6): 408-413.

Yixin LI, Yingpei XIE, Xiaochu WU, Fan ZHAO, Lele ZHAO, Lei GAO, Ge TIAN. Study on the binding model of nitrilase hydrolase and its mirror mutant to 3-substituted glutaronitrile substrate[J]. Journal of Shandong First Medical Unversity & Shandong Academy of Medical Sciences, 2023, 44(6): 408-413.

图/表8

图1腈水解酶及活性位点构型

图2腈水解酶突变体及活性位点构型

图3优化的4种底物构型

表1SsNIT及其突变体与4种底物小分子结合能ΔE /（kcal/mol）

酶	Sub1	Sub2	Sub3	Sub4
SsNIT	-3.64	-3.60	-4.16	-4.69
SsNIT突变体	-4.58	-4.52	-4.24	-5.59

图4底物sub1在腈水解酶及其突变体中的对接结合能及结合构象A：底物sub1与腈水解酶对接的聚类分析结果； B：底物sub1在腈水解酶中的结合构象；C：底物sub1与腈水解酶突变体对接的聚类分析结果； D：底物sub1在腈水解酶突变体中的结合构象。

图5底物sub2在腈水解酶及其突变体中的对接结合能及其结合构象A：底物sub2与腈水解酶对接的聚类分析结果； B：底物sub2在腈水解酶中的结合构象；C：底物sub2与腈水解酶突变体对接的聚类分析结果； D：底物sub2在腈水解酶突变体中的结合构象。

图6底物sub3在腈水解酶及其突变体中的对接结合能及其结合构象A：底物sub3与腈水解酶对接的聚类分析结果； B：底物sub3在腈水解酶中的结合构象；C：底物sub3与腈水解酶突变体对接的聚类分析结果； D：底物sub3在腈水解酶突变体中的结合构象。

图7底物sub2在腈水解酶及其突变体中的对接结合能及其结合构象A：底物sub4与腈水解酶对接的聚类分析结果； B：底物sub4在腈水解酶中的结合构象；C：底物sub4与腈水解酶突变体对接的聚类分析结果； D：底物sub4在腈水解酶突变体中的结合构象。

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