抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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【背景】テルペノイドは,栄養,芳香族,および薬理学的特性を含むいくつかの経済的に重要な性質を有する非常に多様な有機化合物の大きなプールを形成する。イソペンテニルピロリン酸(IPP)およびジメチルアリルピロリン酸(DMAPP)と相互作用するDXP経路末端酵素,核分布蛋白質(NudF)はイソプレノール/下流化合物の合成に重要である。この酵素はBacillus subtilisにおけるテルペノイドの総合収率を増すためにまだ十分に調査されていないが,これは産業で広く使用され,一般的に安全(GRAS)細菌と考えられている。この研究は,活性部位にわたる進化的保存を分析し,変異誘発研究の重要な残基をマップすることを目的とする。本研究は,プレノールまたはイソプレノールまたは下流分子のいずれかの合成に向けた代謝負荷をカスタマイズする。【結果】103のBacillus subtilisのエントリから抽出した37の配列データセットは,高い系統発生的多様性を示し,6つの1モチーフ配列ASB92783.1,ASB6927.1,ASB56714.1,AOR97677.1,AOL97023.1,およびOAZ71765.1は,他の31の3モチーフ配列の間の完全なポリフィリー関係とは異なり,単系統関係を示した。さらに,代表的な配列CUB50584.1の179残基のうち47だけが有意に保存されていることが観察された。ドッキング分析は,IPPに対するADP-リボースピロホスファターゼの優先バイアスを示し,IPPとDMAPPの間にほぼ3倍のエネルギー差が観察された。7つのホットスポット残基のコンピュータ飽和変異誘発は,ループ1とループ7にコードされた2つの重要な位置LYS78とPHE116を同定し,リガンドDMAPPとIPPと大きく相互作用し,それらの変異体K78I/K78LとPHE116D/PHE116Eは,全体的な立体配座を安定化することを見出した。ループは,特異的リガンドに対するNudFの混乱を誘導する調節的役割を演ずることを示した。【結語】研究は,37の代表的B.subtiis NudF配列の間の系統発生的関係,および配列保存,構造接触マップ,トポロジー柔軟性,および活性部位残基の飽和変異誘発を通して,IPP/DMAPPとNudFの相互作用を制御する必須残基を解読する。研究は,突然変異景観をロバストにスクリーニングし,変異誘発研究を指示するために2つの重要な残基LYS78とPHE116を局在化する。予備的ドッキングとシミュレーションの結果も,DMAPP上のIPPに対するADP-リボースピロホスファターゼの優先バイアスを示唆した。この知見は,顕著なニュートラルティカルまたは商業的価値を有する特異的テルペノイドの大規模生物生産に対する高度に改良された触媒能を有する新規酵素変異体の開発の道を開くであろう。【JST・京大機械翻訳】
