计算模拟平台
ds案例【酶设计】系列二：
基于est3563酯酶的理性设计
j9九游会老哥俱乐部交流的解决方案 | 2019-12-03 17:30
前言：
酯酶是一类水解酶，可以将酯水解为酸和醇。基于底物的选择性和立体选择性，酯酶被广泛用于药物合成、环境保护、有机化学和食品工程等领域。不动杆菌株lmb-5产生的一种酯酶可以降解领苯二甲酸酯类，然而，该酶的低活性限制了其大规模应用。传统酶改造的方法是从随机突变点出发，构建大量的突变蛋白进行筛选，约10000个突变蛋白中可以找到一个可以提高酶活的突变株，非常费时费力且成功率不高。
本研究结合计算机辅助突变模拟的方法对该酶进行了理性设计改造，只进行了6个位点的单点突变，就发现了2个具有高活性的突变株，将成功率提高到了33%。
本研究首先基于同源建模的方法构建了野生型的est3563酯酶结构，利用discovery studio中的虚拟氨基酸突变模块，对结构中的每一个氨基酸都做了饱和突变。结果表明，通过软件共计算了5871个突变体，其中1338个突变体对酶结构稳定性有所帮助。
按照突变能（mutation energy）越低越好，且氨基酸是保守氨基酸这样的规则，最终挑选了6个突变体d200r、d200w、p218r、a242r、i290w和y340r用于后续研究。经过酶活实验测试，表明突变体p218r和a242r的酶活要比野生型分别高出2.5和2.1倍。
表一 虚拟氨基酸突变结果
本研究通过计算机辅助筛选的方式成功提高了est3563酯酶突变体的筛选效率，并成功的挑选出了两个突变体p218r和a242r用于后续开发。
为什么选择discovery studio?
discovery studio提供基于虚拟氨基酸突变来进行蛋白质设计的工具，可以快速高效的进行虚拟的丙氨酸扫描和饱和突变，或者其它任意突变，并在考虑温度、ph的条件下预测蛋白热稳性及蛋白亲和力这两种突变效应，方便用户在实验前测试大量的突变位点并优先选择突变位点，是强有力的蛋白质设计工具。