[发明专利]一种基于计算生物学筛选提高沉香倍半萜合酶活性的关键氨基酸位点的方法

摘要

本发明公开了一种基于计算生物学筛选提高沉香倍半萜合酶活性的关键氨基酸位点的方法，包括如下步骤：1)获得沉香等68条倍半萜合酶相关序列；2)通过Modeltest、PAUP*和MrBayes等软件构建倍半萜合酶系统发育树；3)采用PAML软件的位点模型、枝模型和枝位点模型检测倍半萜合酶的正选择位点；4)对沉香倍半萜合酶进行同源建模，通过PyMOL软件显示正选择位点；5)运用Discovery Studio软件进行沉香倍半萜合酶突变体的计算分析。结果表明，247Q、403D、412P、426Y、470G和538S等6个正选择位点与沉香倍半萜合酶功能位点或功能保守区密切相关；D403R、G470Q和S538K突变后有利于提高沉香倍半萜合酶活性与稳定性。本发明方法基于计算生物学，操作简单，能够实现经济快捷筛选提高沉香倍半萜合酶活性的关键氨基酸位点。

主权项

1.一种基于计算生物学筛选提高沉香倍半萜合酶活性的关键氨基酸位点的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）从GenBank数据库中检索沉香倍半萜合酶蛋白质序列（GenBank号：AIT75876.1），并以AIT75876.1序列为目标序列，通过使用非冗余蛋白质数据库进行PSI‑BLAST检索，从GenBank数据库中收集蛋白质序列和编码序列，最终纳入68条倍半萜合酶蛋白质序列以及68条对应的编码序列，此序列数据集含68种陆生植物，包括66种被子植物（63种双子叶植物和3种单子叶植物）、苔藓植物和裸子植物；（2）通过Modeltest 3.7获得最佳模型（GTR + I + G），利用PAUP* 4.0软件计算最优设置参数，运用MrBayes 3.1.2构建倍半萜合酶基因系统发育树；（3）采用PAML 4.9软件的位点模型、枝模型和枝位点模型检测倍半萜合酶的正选择位点；（4）利用SWISS‑MODEL（https://swissmodel.expasy.org/）进行沉香倍半萜合酶同源建模，PyMOL软件显示正选择位点在沉香倍半萜合酶三维结构上的分布位置，并预测其对酶结构和功能的潜在影响；（5）运用Discovery Studio中的CHARMM forcefield、Calculate Mutation Energy (Stability)、Electrostatic Potential 和“Build Mutant”模块进行沉香倍半萜合酶突变体的计算分析。