卤代醇脱卤酶（HHDHs）催化氧官能化合成子不对称多样化，由于其具有两个特征性的序列基序，将其与同源短链脱氢酶和还原酶区分开来。序列基序1携带保守的苏氨酸、甘氨酸和中心芳香残基，位于HHDH的亲核结合口袋中。因此，它可能会影响亲核试剂的结合，并可能影响酶的活性。然而，支持这一理论的实验证据在很大程度上是缺失的。

图片来源：ACS Catal.

有鉴于此，Technische Universität Braunschweig的Anett Schallmey与其合作者系统地研究了三个保守基序1残基的突变性，以及它们对来自放射性农杆菌AD1的HheC和来自嗜酸乳杆菌的HheG两种HHDH模型中酶活性、稳定性和选择性的影响。在HheC和HheG中，保守的苏氨酸和甘氨酸只能耐受结构相似的氨基酸突变。相比之下，基序1的中心芳香族（即苯丙氨酸或酪氨酸）残基在HheC中表现出更高的变异性。

图片来源：ACS Catal.

值得注意的是，其中一些突变体的活性、稳定性和选择性特征发生了显著变化。例如，突变体HheC F12Y在各种环氧化物开环和脱卤反应中显示出高达5倍的比活性，以及增强的对映选择性，同时还显示出高出10K的表观熔融温度。

图片来源：ACS Catal.

QM和MD模拟支持实验观察到的HheC F12Y活性增加，并揭示了活性位点内氢键网络的变化。因此，这项研究结果表明，通过靶向突变保守的基序1残基，可以改变HHDH的多种酶特性。此外，这项工作表明，基序1通过影响溶解度和稳定性，在亲核试剂结合之外发挥着至关重要的作用。这些见解加深了我们对HHDH活性位点的理解，并将促进其未来的工程化。

图片来源：ACS Catal.

原文标题：Engineering of Conserved Sequence Motif 1 Residues in Halohydrin Dehalogenase HheC Simultaneously Enhances Activity, Stability, and Enantioselectivity

原文作者：Sophie Staar, Miquel Estévez-Gay, Felix Kaspar, Sílvia Osuna,* and Anett Schallmey*

ACS Catal. 2025, 15, 5257−5272