[发明专利]一种阿魏酸脱羧酶晶体结构及其解析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阿魏酸脱羧酶晶体结构及其解析方法，属于酶工程技术领域。

背景技术

现今，每年大约有10%的化石燃料被用于生产诸如塑料，橡胶和树脂等材料。由于大约70年前塑料的发明，使这些“万能的”材料已经被用于现代生活的各个方面。然而，由于化石燃料的不可再生性以及人们对二氧化碳积累所带来的环境问题关注度的提高，寻找能够替代诸如石油，天然气和煤炭等化石燃料的可再生能源变得越来越重要。本领域的研究直接关系着经济竞争力和国家安全。发展制备这些聚合物的新技术是目前世界学术研究和工业应用的当务之急。

苯乙烯是多聚物生产中产量最大和最重要的石油化学品和多聚物单体之一。现在，每年苯乙烯的产量在三千万吨以上。苯乙烯单体可以转化成聚苯乙烯（PS），苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR），丙烯腈丁二烯苯乙烯塑料（ABS），苯乙烯-丙烯腈树脂（SAN）。另外，苯乙烯还被广泛地用于油漆，燃料和合成药剂复合物。据估计，大约有1.3%的石油和天然气被直接或间接用于生产苯乙烯和苯乙烯衍生物。目前，农产品，尤其是农产品的副产物是最广泛的可再生生物材料的来源。因此，利用农产品副产物生产苯乙烯以及一个有效的生物合成方法具有重要的经济价值。

现有技术将过量表达苯丙氨酸氨基裂解酶（PAL，来自拟南芥）和FDC（来自酿酒酵母）基因导入过量生产L-苯丙氨酸的大肠杆菌宿主菌，从而实现苯乙烯的生产。阿魏酸脱羧酶可以催化反式肉桂酸生成苯乙烯。

酶的晶体结构通常被用于解释酶的催化机理以及酶活性与催化位点的关系。目前为止，只有报道了一种来自肠杆菌属（Enterobacter sp.）的FDC晶体结构(Gu et al.,“Structural basis of enzymatic activity for the ferulic acid decarboxylase(FADase)from Enterobacter sp.Px6-4,”PLoSOne,2011,6:e16262).)。然而，Enterobacter sp.Px6-4FDC的氨基酸序列（168个氨基酸残基）与酵母FDC（503个氨基酸残基）只有19.0%的同源性，并且序列较短。因此，来自肠杆菌属的FDC的结构与来自于酵母的FDC不具有可比性，并且不能用于鉴定酵母来源FDC的底物连接残基。

因此，为了研究苯乙烯的生物合成，FDC晶体结构的获取是不可或缺的。

发明内容

本发明提供了一种阿魏酸脱羧酶的晶体结构，采用技术方案如下：

所述阿魏酸脱羧酶晶体结构由8个不对称单体组成，分别为：单体A（1）、单体B（2）、单体C（3）、单体D（4）、单体E（5）、单体F（6）、单体G（7）和单体H（8）；含有一个3-羟基肉桂酸配体；

晶体结构参数为：

空间群C121；

晶胞参数

所述阿魏酸脱羧酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述阿魏酸脱羧酶晶体结构由8个不对称单体组成，分别为：单体A（1）、单体B（2）、单体C（3）、单体D（4）、单体E（5）、单体F（6）、单体G（7）和单体H（8）；含有一个3-羟基肉桂酸配体；

晶体结构参数为：

空间群C121；

晶胞参数

所述阿魏酸脱羧酶分子量为112KDa。

所述阿魏酸脱羧酶晶体结构中单体A（1）和单体H（8）组成二聚体、单体B（2）与单体F（6）组成二聚体、单体C（3）和单体E（5）组成二聚体、单体D（4）与其非对称伴侣组成二聚体、单体G（7）与其不对称伴侣组成二聚体。

所述阿魏酸脱羧酶晶体结构中，单体B（2）和单体F（6）组成的二聚体是通过两个α-螺旋中的氨基酸残基的相互作用来维持，通过盐桥和疏水相互作用调节结构。

所述单体的多肽链折叠成一个三结构域结构，N端部分的结构是由两个结构域构成，C端是由一个侧面的α-螺旋结构组成；N端结构是由四个绳状结构，三个螺旋和一个310-螺旋组成，中间结构域主要由β-结构元素构成，包含7个β-折叠，8个反平行β-折叠，C端结构域与中间结构域相连，其核心包含5个β-折叠及两侧面的两个α-螺旋构成。

所述晶体的空间群C121的参数为：本发明还提供了一种阿魏酸脱羧酶晶体结构的解析方法，是通过冷冻液氮从培养液中结晶出单一晶体，利用X射线源获取的晶体数据。