基于MTGase酶促转酰胺反应形成C-N键的糖蛋白制备技术

微生物谷氨酰胺转胺酶（MTGase）可以高效催化蛋白、多肽中的谷氨酰胺、赖氨酸交联，将两者的残基连接成新的C-N酰胺键，因而可以将微生物谷氨酰胺转胺酶发展成一种工具酶，实现蛋白、多肽在温和条件下的选择性修饰。我们拟利用本研究组通过大肠杆菌高表达的枯草杆菌谷氨酰胺转胺酶(BTG),在分子结构水平上了解催化底物的结构特异性,以期找到有较高反应活性的底物分子结构砌块,特别是MTGase高活性识别的短肽，建立一种选择性的定点修饰蛋白质、多肽，制备糖蛋白的方法及生物催化形成酰胺C-N键的方法。

虽然微生物谷氨酰胺转胺酶（MTGase）可以催化蛋白质的交联反应，但蛋白质结构中有许多个谷氨酰胺残基和赖氨酸的ε－氨基残基，即有许多活性位点，并且它们的反应活性差别较大。本研究微生物谷氨酰胺转胺酶（MTGase）催化研究以其催化反应底物特异性的研究为主要工作。在大肠杆菌中高表达了枯草杆菌谷氨酰胺转胺酶(BTG),由于活性较低，转而使用源于茂原链轮丝菌Streptoverticillium mobaraense的微生物谷氨酰胺转胺酶（MTGase）的催化反应研究。在谷氨酰胺转胺酶的晶体结构和ping-pang机理的理解基础上，我们发现：虽然酶反应速度的决定步骤是决定于酶与酰胺供体的结合，即形成复合物的第一步反应。但在第二步，氨基供体亲核取代形成新酰胺键的过程中，加强伯胺的的亲核性，即更换亲核性更高的羟胺基或肼基后，也有可能获得整个反应速度的提升。这样利用活性更高的羟胺基分子、肼基分子，可以更高效的提高酶（mTGase）对蛋白的修饰。同时，也拓展了谷氨酰胺转胺酶(mTGase)底物的广谱性。