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精准调控Baeyer-Villiger单加氧酶的底物选择性以避免拉唑亚砜的过氧化
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作者 吴殷琦 陈倩倩 +9 位作者 陈琦 耿强 张巧玉 郑宇璁 赵晨 张龑 周佳海 王斌举 许建和 郁惠蕾 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期157-167,共11页
氧化酶催化的分子功能化是非常具有吸引力的研究领域之一,其中,高度选择性氧化反应对手性分子的构建至关重要.大量研究集中在对氧化酶立体选择性和区域选择性的分子改造上,而由于底物选择性差引起的过度氧化问题长期被忽视.Baeyer-Villi... 氧化酶催化的分子功能化是非常具有吸引力的研究领域之一,其中,高度选择性氧化反应对手性分子的构建至关重要.大量研究集中在对氧化酶立体选择性和区域选择性的分子改造上,而由于底物选择性差引起的过度氧化问题长期被忽视.Baeyer-Villiger单加氧酶(BVMOs)是一类多功能的生物催化剂,可以在脂肪族或环状酮底物的羰基附近插入一个氧原子,具有较高的区域选择性.BVMOs还可以催化包括硫、氮和磷在内的杂原子的不对称氧化.由于其温和的反应条件和较好的对映选择性,BVMOs催化硫醚不对称氧化生成手性亚砜被认为是一种极具吸引力且绿色清洁的合成方法.BVMOs可以催化硫醚不对称氧化生成有价值的手性亚砜,但亚砜过氧化生成无用的副产物砜限制了其进一步应用.这种过度氧化的本质原因是BVMOs对底物选择性不足,导致目标产物亚砜被进一步氧化.本文建立了一个数学模型,将酶对硫醚和亚砜两种相似底物之间的特异性常数之比(kcat/Km)定义为酶对底物选择性.随后使用蛋白结构引导的底物通道工程方法精准调控了拉唑硫醚单加氧酶AcPSMO的底物选择性,成功地将亚砜的过氧化降至最低.酶促氧化奥美拉唑硫醚24h后,突变体F277L生成的副产物砜含量低于1%(mol/mol),而野生型的砜含量为65%.分子动力学模拟和量子力学/分子力学研究结果表明,黄素氢过氧化物(FADH-OOH)周围改变的氢键网络可以调节亚砜氧化的机制和活性.此外,重新设计的AcPSMO突变体也成功地应用于其它手性拉唑亚砜的可控合成.综上,本文开发的精确控制氧化酶底物选择性的方法对于提高其它杂原子生物氧化反应的底物特异性具有借鉴意义. 展开更多
关键词 Baeyer-Villiger单加氧酶 手性亚砜 过度氧化 底物选择性 蛋白质工程 分子动力学模拟 量子力学/分子力学研究
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稀酸辅助离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯高效预处理木薯渣厌氧发酵残渣 被引量：1
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作者 龚磊 吴殷琦 +5 位作者 何玉财 王茜 王利群 张跃 刘海军 朱庆伟 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1567-1571,共5页
为了有效地糖化木薯渣厌氧发酵残渣,建立了稀酸辅助离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([Mmim]DMP)预处理工艺。通过考察不同预处理条件对残渣酶解糖化活性的影响,确定了最适的预处理条件。进一步,通过扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(F... 为了有效地糖化木薯渣厌氧发酵残渣,建立了稀酸辅助离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([Mmim]DMP)预处理工艺。通过考察不同预处理条件对残渣酶解糖化活性的影响,确定了最适的预处理条件。进一步,通过扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)研究了预处理前后残渣纤维素微观结构的变化。结果表明:最适的预处理介质是盐酸、水和[Mmim]DMP(1.5∶20∶78.5,质量比)的混合物;最适预处理温度和预处理时间分别为130℃和30min;糖化20g/L预处理的残渣96h,还原糖产率为70.9%;再生纤维素的表面及晶体结构有了明显的变化,聚合度降低,便于酶解的进行,达到了高效糖化木薯渣厌氧发酵残渣的目的。 展开更多
关键词 离子液体 盐酸 木薯渣厌氧发酵残渣 预处理 糖化
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