강제 단백질 진화를 이용한 10족 자일란 분해 효소의 안정성을 조사하고 개선하기

칼슘과 같은 금속 이온은 단백질의 열 안정성에서 중요한 역할을 하는 경우가 많습니다. 그러나 산업 공정에 금속 이온을 포함하는 것은 문제가 됩니다. 따라서 이가 이가 아닌 이가 금속에 의존하지 않는 추가적인 안정성을 나타내는 효소의 진화는 중요한 생명 공학 목표입니다. 여기에서는 산업적으로 관련 있는 효소에서 칼슘의 안정화 효과를 아미노산 치환으로 대체할 수 있는지를 조사하기 위해 강제 단백질 진화를 사용했습니다. 우리의 연구는 Cellvibrio japonicus에서 GH10 자일란 분해 효소 CjXyn10A에 집중했으며, 이 효소는 단백질 분해 저항성과 열 안정성을 부여하는 확장된 칼슘 결합 루프를 포함합니다. 오류가 발생하기 쉬운 PCR과 선택 과정을 3회 반복한 결과, D262N/A80T/R347C라는 삼중 돌연변이가 확인되었으며, 이는 칼슘이 없는 상태에서 이가 금속에 결합한 야생형 CjXyn10A보다 더 열 안정적입니다. D262N은 칼슘 결합 부위의 특성에 영향을 주고, A80T는 효소의 구멍을 채워 수소 결합과 반데르발스 상호작용의 수를 증가시키며, R347C 돌연변이는 펼쳐진 효소의 자유 에너지를 감소시키는 이황화 결합을 도입합니다. 칼슘 결합 루프가 Cellulomonas fimi CfXyn10A의 훨씬 짧은 루프와 교체된 CjXyn10A의 유도체(CfCjXyn10A)도 열 안정성을 높이는 돌연변이를 선택하기 위해 강제 단백질 진화에 적용되었습니다. 도입된 루프 내의 두 개의 아미노산 치환과 A80T 돌연변이가 효소의 열 안정성을 증가시켰습니다. 이 연구는 강제 단백질 진화를 사용하여 산업적으로 관련 있는 효소에 개선된 안정성을 도입하면서 칼슘을 주요 안정성 결정 요소로부터 제거할 수 있는 방법을 보여줍니다.