生物工程学报

作者：杨颖，李春青，张靖，曾艳，滕玉鸥，黎明，朱玥明，孙媛霞

单位：1天津科技大学 生物工程学院，天津 300457;2中国科学院天津工业生物技术研究所 工业酶国家工程研究中心，天津 300308

关键词：硫酸软骨素裂解酶;loop区域;理性设计;热稳定性;多结构域蛋白

基金：山东省重点研发计划(2023CXGC010714)；天津合成生物技术创新能力提升行动(TSBICIP-KJGG-028)

硫酸软骨素裂解酶ABC (chondroitinase ABC, ChABC)在生物医药及多糖结构解析等领域具有重要应用价值，但其较差的热稳定性严重限制了该酶的工业化生产及应用。本研究针对来源于普通变形杆菌(Proteus vulgaris)的PvChABC的多结构域特征，以该酶N端结构域与核心催化结构域之间的loop区域为靶点，采用计算机辅助的理性设计策略对其进行分子改造，获得稳定性显著提升的优势突变体M3。该突变体在45 ℃下的半衰期达到(48.12±1.85) h，是野生型的13.7倍，且其比酶活为野生型的110.5%，没有表现出酶活性的损失。分子动力学模拟揭示，loop区域的突变通过引入关键疏水相互作用与氢键网络，增强了结构域间的结合能力，从而稳定了整体蛋白构象。此外，PvChABC热稳定性的提升有助于异源表达该酶的工程菌株在37 ℃下发酵产酶，该温度下M3的产量较野生型提高14.84倍，更适合工业化生产应用。本研究不仅为PvChABC的工业生产和应用奠定了基础，也为其他多结构域蛋白的分子改造提供了思路。

来源：2026年第3期

《生物工程学报》期刊编辑部

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