果膠甲酯酶（PME）是一種重要的果膠酶,其水解果膠中的甲酯基從而釋放甲醇并降低果膠的甲酯化程度。目前在食品加工、茶飲料、造紙等生產(chǎn)工藝中有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著對PME的深入研究,已報(bào)道了幾種不同來源的酶晶體結(jié)構(gòu),對這些已獲得的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),PME屬于右手平行β-螺旋結(jié)構(gòu),其催化殘基為2個(gè)保守的天冬氨酸和1個(gè)谷氨酰胺殘基,并且在催化過程中分別起到了一般酸堿、親核試劑以及穩(wěn)定中間體的作用。同時(shí)對其底物特異性進(jìn)行分析,初步了解其底物與活性位點(diǎn)的識別機(jī)制。文中針對這幾個(gè)相關(guān)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的綜述。 

【文章來源】：生物工程學(xué)報(bào). 2020,36(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

歐文氏菌(2NTB)和胡蘿卜(1GQ8)來源的PME基于序列以及結(jié)構(gòu)對比分析結(jié)果(A：歐文氏菌(2NTB：橘色)和胡蘿卜(1GQ8：淺藍(lán)色)來源的PME序列比對結(jié)果，其中|為結(jié)構(gòu)上相對應(yīng)且殘基一致，:為結(jié)構(gòu)上相對應(yīng)且殘基相似，.為結(jié)構(gòu)上相對應(yīng)但二者殘基不同.B：歐文氏菌(2NTB：橘色)和胡蘿卜(1GQ8：淺藍(lán)色)來源PME結(jié)構(gòu)比對，其中灰色表示差異較大部分)

2000年Jenkins等[14]報(bào)道了歐文氏菌來源的PME(PemA;PDB ID:2NTB)晶體結(jié)構(gòu)，這也是PME的第一個(gè)結(jié)構(gòu)。隨著對PME結(jié)構(gòu)的深入研究，至今已經(jīng)得到了7個(gè)不同來源的PME的晶體結(jié)構(gòu)(表1)。針對這7個(gè)不同來源的PME我們進(jìn)行了多序列比對分析(圖1)，盡管這7種不同來源PME氨基酸序列相似性較低(21%–62%)，但它們?nèi)S結(jié)構(gòu)相似，下面將進(jìn)行具體介紹。目前已報(bào)道的大多數(shù)酯酶采用α/β水解酶折疊結(jié)構(gòu)并含有催化三聯(lián)體Ser-His-Asp。但PME既沒有共同的α/β水解酶折疊結(jié)構(gòu)，也沒有常見的催化三聯(lián)體[14]。PME屬于右手平行β-螺旋結(jié)構(gòu)[19](圖2A)，對應(yīng)每圈的β-折疊片分別定義為PB1、PB2和PB3。連接這3個(gè)β-折疊片的轉(zhuǎn)角分別稱為T1(PB1-PB2)、T2(PB2-PB3)和T3(PB3-PB1)[14,18](圖2B)。不同來源的PME其完整的β-螺旋圈數(shù)也不相同，其中番茄來源的PME(PDB ID:1XG2)只有7個(gè)完整的β-螺旋圈[17]。

以胡蘿卜PME(PDB ID:1GQ8)為例，在整個(gè)結(jié)構(gòu)中，PB1是最長的折疊片結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中存在11股平行的PB1折疊片，其中第一條與最后一條大致垂直。第一個(gè)β折疊片之前的N末端存在7個(gè)游離的氨基酸殘基，C末端也存在一段短的無序結(jié)構(gòu)。但也有特殊情況存在，如水稻象鼻蟲來源的PME(PDB ID:4PMH)的結(jié)構(gòu)在整體的空間構(gòu)象上與其他PME的結(jié)構(gòu)保持一致，但是將其與其他來源的PME結(jié)構(gòu)進(jìn)行比對時(shí)，發(fā)現(xiàn)水稻象鼻蟲來源的PME的C末端結(jié)構(gòu)與其他來源PME的N末端結(jié)構(gòu)能很好地?cái)M合(圖3)。像這種蛋白質(zhì)序列的循環(huán)排列是非常罕見的，但確實(shí)是自然發(fā)生的[20]。這種結(jié)構(gòu)上的循環(huán)排列可能源于自然遺傳或翻譯后修飾導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)重排。從所有水稻象鼻蟲PME蛋白的編碼RNA序列來看，這種循環(huán)置換排列是起源于遺傳的。研究人員又將其他來源的象鼻蟲PME序列與水稻象鼻蟲PME序列進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)這些蛋白質(zhì)都具有延伸的N-末端區(qū)域和縮短的C-末端區(qū)域，表明該結(jié)構(gòu)的循環(huán)置換屬于昆蟲家族特有的結(jié)構(gòu)特征，因此也證明了蛋白質(zhì)中存在結(jié)構(gòu)循環(huán)排列現(xiàn)象[8]。圖3 歐文氏菌PME(PDB ID:2NTB)(A)和水稻象鼻蟲PME(PDB ID:4PMH)(B)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)


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