毕赤酵母中表达的PET塑料降解酶CtPL的晶体结构与分子改造研究

聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)是世界上使用最广泛的塑料之一,但目前大量废弃PET塑料堆积,已经严重危害地球的生态环境。利用PET塑料降解酶回收PET,是一种颇具前景的方式。但是,要实现工业应用最大的挑战fungal superinfection是如何建立大规模的生产selleck化学方式来生产PET水解酶。为了实现PET水解酶的工业化生产,利用工业化的毕赤酵母表达菌株来表达源于Caldimonas taiwanensis的水解酶Ct PL-DM。与大肠杆菌中表达的Ct PL-DM相比,毕赤酵母中表达的蛋白PET降解活性很低,Ct PL-DM中有四个预测的糖基化位点,通过分析其结构,发现第181位的糖基化位点靠近活性中点击此处心,可能影响了结合底物的色氨酸的构象变化,从而影响了活性。于是我们构建了N181A来去除糖基化,发现该突变体的PET水解活性恢复到了大肠杆菌表达蛋白的PET降解水平。并且在Ct PL-DM-N181A的基础上,通过酶分子改造,进一步提高了该突变体的性能,筛选出了在活性和稳定性各优于Ct PL-DM-N181A的突变体Ct PL-DM-N181A-F235L和Ct PL-DM-N181A-CC,在60℃时突变体Ct PL-DM-N181A-F235L和Ct PL-DM-N181A-CC的Gf PET水解性能分别提升60%和20%以上,且70℃时Ct PL-DM-N181A-CC的活性是野生型的2.5倍以上。我们还通过解析Ct PL-DM及其突变体的结构,进一步分析了其活性的改变和结构的关联,解释了糖基化位点N181对其活性的影响,以及突变体Ct PL-DM-N181A-F235L活性提高的原因。利用毕赤酵母工程菌株高效表达塑料降解酶Ct PL-DM,以及对毕赤酵母表达的Ct PL-DM去糖基化改造以提升其水解性能,对于今后工业菌株生产PET水解酶具有重要的参考价值,Ct PL-DM-N181A的分子改造也为今后PET塑料降解酶的改造提供了新的思路,对PET生物回收具有重大意义。