今天给大家分享一篇angew上的文章Sequence-Based Prediction of Promiscuous Acyltransferase Activity in Hydrolases，本文通讯作者是来自格赖夫斯瓦尔德大学的Uwe T. Bornscheuer教授，其课题组研究方向为基于理性设计、定向进化等手段的蛋白质工程。

      在水溶液中，水通常充当亲核试剂，导致酯或脂质的水解。一些水解酶在无水的有机溶剂环境下仍能保持活性，催化酰胺或酯的形成。一些水解酶甚至能在大量水的存在下催化酰基转移。和自然中没有水解酶活性的CoA依赖的酰基转移酶不同，这类混杂的酰基转移酶可以同时水解酰基供体与酰基化中间产物，因此高转化率只能由动力学控制的反应来实现。因水解反应产物热力学更稳定，通常这些酶的酰基化产物都只能暂时积累，最终一部分产物水解后因为酸化而使酶失活，从而达到一个平衡。作者此前的研究发现了一些这类混杂的酰基水解酶，在本研究中希望发现这类酶的分子机理，进而通过序列来进行预测。

     作者解析了bHSL家族中混杂的酰基水解酶Est8的结构，发现其底物结合口袋有一个通道，其中含有Ser-Glu-His催化位点。并且这个通道由于一些甲硫氨酸残基高度疏水。作者假设活性位点的疏水性为Est8的酰基转移酶活性起到了重要作用。bHSL家族中cap domain形成了底物结合口袋中最重要部分，由于其高度可变，作者假设bHSL活性位点的疏水性可以由其氨基酸序列推测。据此作者发展了针对bHSL的基于序列的疏水性打分系统。作者使用了氨基酸的疏水性打分表，其中疏水性残基为正值，极性和带电残基为负值充当惩罚，将cap domain的所有氨基酸之和作为打分。为了验证这个打分系统的合理性，作者分析了其它5个bHSL家族蛋白的结构，发现疏水口袋表面积与疏水性打分有很好的相关。作者又测定了这些酶的酰基化催化产物量，发现比Est8打分低的酶酰基化产物产量更低，打分相同的酰基化产量相近，而打分高的酶则酰基化产物明显更多。作者也发现不同的醇对酰基转移酶活性影响很大，通常苯甲醇比2-苯乙醇反应活性更高。

       作者为了拓展这个打分算法的应用，使用BLAST找到了20000条序列并根据序列长度等方面选择其中6500条计算打分。因为低打分的酶酰基转移酶活性较低，而高打分的酶在水溶液中可能因为疏水表面暴露而产生聚集，影响催化效果，因此作者假设疏水性打分前1/4-1/2的酶具有较好的酰基转移酶活性，据此筛选出的一些酶也具有较好的酰基转移酶活性，这些酶很可能成为化学合成中的工具。同时作者也确实观察到cap domain很疏水的酶稳定性不佳，活性很容易丧失。

本文作者：JGG

原文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202003635

原文引用：DOI：10.1002/anie.202003635