【摘 要】
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氧化还原酶主要催化生物体的氧化和还原反应,生物体的生长、代谢、繁殖等生命活动都与氧化还原反应具有非常密切的关联。对生命活动如此重要的氧化还原酶在工业生产中的应用也十分广泛。细胞色素P450 BM3氧化还原酶广泛用于药物合成、食品加工等工业及其他行业中。在催化过程中细胞色素P450 BM3酶都需要天然的辅因子,例如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+/NADH）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+/NA
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氧化还原酶主要催化生物体的氧化和还原反应,生物体的生长、代谢、繁殖等生命活动都与氧化还原反应具有非常密切的关联。对生命活动如此重要的氧化还原酶在工业生产中的应用也十分广泛。细胞色素P450 BM3氧化还原酶广泛用于药物合成、食品加工等工业及其他行业中。在催化过程中细胞色素P450 BM3酶都需要天然的辅因子,例如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+/NADH）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+/NADPH）。然而,这些天然辅因子结构复杂且不稳定,会增加工业生产的成本和障碍。因此,目前人们开发并利用了许多结构更简单的仿生辅因子,例如烟酰胺单核苷酸（NMN+/NMNH）。但是,大多数野生型酶或者不能利用仿生辅助因子,或者是在利用此类辅助因子时表现出低活性。在本文中,我们结合理论计算与实验对P450 BM3酶进行人工改造,使其高效利用NMNH进行催化反应。基于电子传递机制的认知,我们提出了优化和修饰催化构象的策略。基于动力学模拟,以FAD的N-5原子与NMNH的C-4原子之间的距离作为构象改善的线索,根据结合自由能筛选出潜在的阳性突变体。实验显示,突变体S848R的酶活是野生型P450 BM3的2.74倍,同时Kcat/KM值比野生型P450 BM3增加了205.38%。这些数据表明我们的策略可以实现以P450BM3为代表的氧化还原酶对仿生辅因子的特异性利用。
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