多功能淀粉酶功能集成性和催化选择性的寡聚化调节机制研究

多功能淀粉酶(MFA)在结构上与α-淀粉酶家族高度相似(相同的四个保守序列、催化位点和三级结构)，但却兼有淀粉水解酶和糖基转移酶的活性。现已知：导致MFA功能集成的结构基础是其寡聚化，但不同的MFA有不同的缔合模式，其水解/转移的糖苷键特异性也不同，淀粉转化产物也不同，对MFA寡聚化机制的深入研究，不仅有助于揭示酶的缔合进化与功能集成的相关性，而且也为α-淀粉酶家族功能重构提供了一条新途径。本项目以已知三维结构的同源酶为模板，利用结构生物学信息，通过选定MFA分子可及性表面上、末端结构域中、功能部位(催化、受体)附近的特定位点或区域，应用蛋白质定点(饱和)突变、表面可及性改造、模块重组等技术，并结合环境因素，确定MFA功能性寡聚化的诱导与控制因素，建立酶"结构保守性"与"缔合可塑性"和"功能多重性"的相关性，揭示多功能淀粉酶"功能集成性"和"催化选择性"的寡聚化调节机制，发展酶的催化理论。

多功能淀粉酶是淀粉酶超家族中的一个特殊的亚家族，因为他们具有功能集成性——兼有淀粉水解酶和糖基转移酶的催化活性，可催化淀粉转化(水解、转苷)为异麦芽寡糖和麦芽寡糖。现已知：导致MFA功能集成的结构基础是其寡聚化，但不同的MFA有不同的缔合模式，其水解/转移的糖苷键特异性也不同，淀粉转化产物也不同，对MFA寡聚化机制的深入研究，不仅有助于揭示酶的缔合进化与功能集成的相关性，而且也为α-淀粉酶家族功能重构提供了一条新途径。.在本项目中，我们对比性分析了多功能淀粉酶OPMA-N、OPMA-G的结构、性质与功能，并重点研究了它们的寡聚化、模块组装与催化功能的相关性，揭示了多功能淀粉酶功能集成性和催化选择性的寡聚化调节机制。多功能淀粉酶的这种功能集成性还是由酶的一级结构决定的，并在物质进化中逐渐向特定的催化选择性方向变化着。对于多功能淀粉酶，其可及性表面的重要位点或区域，小的末端结构域，寡聚体构象，酶的催化选择性以及功能集成性之间，形成了统一的调节关系和稳定的影响规律。