結構修飾提高酶穩定性、活性*

黃金莎 徐 莉 閆云君**

（1）華中科技大學生命科學與技術學院，武漢 430074；2）華中科技大學分子生物物理教育部重點實驗室，武漢 430074）

酶作為一種綠色可持續的生物催化劑［1］，在工業中應用廣泛，如用于紡織、洗衣、造紙和食品行業的淀粉酶［2］，用于造紙和紙漿行業的木聚糖酶［3-4］，用于食品、制藥、紡織和化妝品行業的脂肪酶［5-6］，以及用于制藥、食品和紡織行業的谷氨酰胺轉氨酶［7］等。自然進化的酶通常不適合在惡劣環境中使用或催化自然界中不存在的新型反應，很少是工業用途的最佳選擇［8-10］。為此，蛋白質工程策略被用來改善酶的穩定性和催化多樣性，以滿足不斷增長的生物技術應用需求［11-14］。隨著對結構-功能關系的深入了解，結構修飾已成為增強或改變其穩定性/催化活性的有利工具［15-18］。本綜述集中討論了近年來基于結構修飾的蛋白質工程策略在改善酶穩定性或/和催化活性方面的成功應用（圖1）。

Fig.1 Structural modification to optimize enzyme thermostability or/and catalytic activity圖1 改善酶熱穩定性或/和催化活性的結構修飾策略

1 穩定性改造

高溫有助于加速反應和底物的溶解度，并減少微生物污染的風險，因此，熱穩定性是衡量酶工業應用可行性的一個關鍵因素，是酶分子在高溫下保持結構和功能完整性的一種特征。熱穩定性的酶通常具有良好的動力學穩定性，能夠在相對苛刻的條件下進行預處理，并在高溫下保持高度的耐熱性和催化能力［19-20］。同時，蛋白質的穩定性與表達水平有關［21-22］，追求蛋白質穩定性也是滿足實際應用需要的合理表達量的重要原因。……