摘要
通过将自然界中不存在的催化功能引入蛋白质支架中，开发人工酶已成为扩展生物催化工具库的一种强大方法。受到乳酸菌多重耐药性调节因子（LmrR）的启发，这种转录调节蛋白的独特支架已被用于设计多种人工酶。我们进行了生物信息学研究，试图利用其他类似LmrR的蛋白质来扩展可用于人工酶设计的蛋白质支架范围。LmrR属于酚酸脱羧酶转录调节因子（PadR）亚家族2（PadR-s2），它具有一个独特的开放孔结构，能够与多种底物结合。通过基因组挖掘和同源性建模，我们发现了六种之前未被表征的PadR-s2蛋白，并实验评估了它们作为人工Friedel–Crafts（FC）烷基化酶设计蛋白支架的潜力。其中两种候选蛋白，即Lactococcus fujiensis（LCf）PadR和Brachyspirahampsonii（Bh）PadR，可以用于含有非典型氨基酸p-氨基苯丙氨酸或3-氨基酪氨酸的烷基化反应。有趣的是，与同源性模型预测相反，AlphaFold预测以及BhPadR和含有3-氨基酪氨酸的变体的X射线晶体结构显示它们具有封闭孔结构。因此，我们的研究结果表明，像LmrR那样的开放孔结构并不是设计人工FC-烷基化酶的必要条件，并为未来的应用提供了两种新的PadR-s2支架。
图形摘要
受乳酸菌多重耐药性调节因子（LmrR）蛋白支架的启发，我们鉴定并评估了新的酚酸脱羧酶转录调节因子（PadR）蛋白作为人工酶设计的支架。含有伯胺基团的非典型氨基酸的变体能够参与亚胺催化反应。结构分析显示这些蛋白具有封闭孔结构，这表明像LmrR那样的开放孔结构并不是创建基于PadR的人工酶的必要条件。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明
晶体学数据已存入蛋白质数据库（PDB），访问代码分别为9QBC（BhPadR）和9QBD（Bh_L88aY）。在ESRF收集的Bh_L88aY的原始衍射图像可通过数据DOI：10.15151/ESRF-ES-1909180024获取。
