筑波大学
筑波大学的研究人员已经获得了对磷酸酮醇酶结构的原子级见解，这将有助于研究人员优化这种酶的化学原料合成
学分:筑波大学 制药、塑料和其他行业使用酶来帮助合成分子原料
直接取自细菌等微生物的酶通常不适合工业应用；一个问题是，它们通常无法经受加速合成的高温
基因工程可以帮助定制用于这些目的的酶
原始酶的精确原子结构的知识对于理解自然界中酶的功能是重要的，因此提供了关于如何优化酶的基因工程的见解
然而，X射线晶体学，一种确定酶结构的常用技术，作为这一过程中的关键步骤，也可能不幸地改变其结构
一种被称为低温电子显微镜(cryo-EM)的技术可以提供与X射线晶体学类似的结构细节，同时保留天然酶的结构
事实上，2017年诺贝尔化学奖就是因为使用这种技术来确定生物分子的结构而获奖的
现在，在最近发表在《结构生物学杂志》上的一项研究中，筑波大学的研究人员和合作伙伴使用cryo-EM确定了发酵酶磷酸酮醇酶的结构
这项工作将有助于工业合成酶的基因工程
“X射线晶体学彻底改变了研究人员识别蛋白质结构的方式，但更好地反映生物学中看到的结构的替代手段的发展是非常宝贵的，”资深作者岩崎健二教授解释说
“我们使用cryo-EM作为成像工具，发现了磷酸酮醇酶中以前模糊的结构细节，这将直接有利于化学工业
" 研究人员报告了两个主要发现
首先，八个磷酸酮酶单位聚集成一个结构，称为八聚体
第二，他们观察了被称为QN环的氨基酸链的细节，这可能决定了酶的功能位点是开放的还是封闭的
这是提高酶的化学产量的一种可能的方法
x射线晶体学模糊了冷冻电镜提供的结构细节
八聚体以前通过X射线晶体学观察到，但被认为仅仅是一个测量假象
此外，X射线晶体学遗漏了开放/封闭的结构细节
“工业现在能够将磷酸酮酶的功能与其正确的结构联系起来，”岩崎说
“我们希望这些见解将提醒研究人员，X射线晶体学不一定是酶结构的最终结论；冷冻电镜可以提供有价值的见解
" 这项研究的结果对于优化发酵酶的性能是重要的，发酵酶在工业中用于进行化学合成
通过利用酶结构的洞察力来最大限度地提高基因工程的成功，可以以环境可持续的方式为药品、塑料和其他材料生产原料
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