白花蛇舌草天門醯胺蛋白連接酶的結構研究和工程改造

蛋白連接酶是負責催化兩個多肽 / 蛋白之間或者同一多肽兩個末端之間的肽鍵形成的一類酶。蛋白連接酶是一種非常重要的蛋白工程操控的工具。相對於大量存在的蛋白水解酶，蛋白連接酶非常少見，而且通常催化效率較低，只能相對有效地催化小分子肽之間的連接。在催化大分子蛋白之間的連接時通常效率較低，需要非常大量的蛋白連接酶達到目的。因此，深入研究蛋白酶，發現新的或者改造已有的蛋白酶具有重要的科學研究與實用價值。

2015 年，澳大利亞的 Anderson, M. A. 課題組從白花蛇舌草中發現了識別天門醯胺底物的多肽連接酶，但這種酶的催化效率較低 （Nat. Commun., 2015, 6, 10199）。近日，新加坡南洋理工大學生命科學學院結構所的吳彬教授和 Julien Lescar 教授課題組共同合作，報道了白花蛇舌草天門醯胺蛋白連接酶的結構，這是世界上第一個天門醯胺連接酶的結構。通過與同源結構和蛋白序列相似度極高的天門醯胺水解酶（Legumain）的結構進行對比，他們發現最終可能決定蛋白酶抑或水解酶走向的關鍵因素。

J. Am. Chem. Soc. 雜誌的封面圖

不僅如此，他們還依據該連接酶的結構對其進行工程改造，發現只要突變一個氨基酸，便可使酶的催化效率提升近 200 倍，突變後的連接酶可以有效催化大分子蛋白質之間的連接，這是野生型連接酶無法做到的，改進後的蛋白連接酶成為一種重要、實用的蛋白工程操作的工具。

這一成果作為封面文章發表在國際頂級期刊 Journal of the American Chemical Society 上，文章的第一作者是新加坡南洋理工大學生命科學學院結構所的博士後研究員楊仁良。該研究受到南洋理工大學結構所博士後基金（楊仁良）以及南洋理工大學南洋助理教授啟動基金（吳彬）和 AcRF Tier 1 基金（Julien Lescar）的大力支持。

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b12637

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