遇见·摘要
本研究设计了一种基于全细胞生物传感器的高通量筛选策略，利用同型半胱氨酸生物传感器检测SAM依赖的甲基转移酶活性。通过定性进化，拟南芥来源的咖啡酸-O-甲基转移酶AtCOMT突变体催化咖啡酸生成阿魏酸的效率提高了13.8倍。对突变体表征发现，COMT的N端突变提高二聚体比例，从而提升了酶的活性，这一发现具有普适性。最后使用AtCOMT突变体以酪氨酸为底物合成阿魏酸，实现3448 mg/L的阿魏酸产量和88.8%的转化率。该工作不仅对O-甲基转移酶的高效改造具有重要意义，而且同型半胱氨酸生物传感器在检测基于SAM的甲基转移效率方面具有广泛的应用潜力。
遇见·内容
在生物体中，甲基化是一种关键的生化过程，涉及DNA、蛋白质和RNA的甲基化，以及药物代谢和外源物质的解毒过程。甲基转移酶是一类催化甲基化反应的酶，其中超过95%的酶使用SAM作为甲基供体。O-甲基转移酶是甲基转移酶中最常见的一类酶，参与了许多有价值的天然产物的生物合成。然而，在天然产物的生物合成中，甲基转移酶的效率通常较低，限制了天然产物的高效合成。为促进甲基转移酶的工程改造，本研究构建了一种基于同型半胱氨酸生物传感器的高通量筛选策略，该策略能快速检测甲基转移效率，适用于筛选所有SAM依赖的甲基转移酶。
研究人员对AtCOMT咖啡酸结合口袋周围的位点进行多轮饱和突变和对基因全长进行随机突变，得到一系列活性提高的突变体，有趣的是，突变位点主要位于N端前110个氨基酸。随后对N端前120个氨基酸构建了随机突变，最后得到突变体72B3，催化生成阿魏酸产量是野生型的13.8倍。
为探究N端突变对活性的影响，研究人员利用分子动学模拟发现，相比于野生型，突变体的二聚体结构变得更加稳定。超离心分析结果显示突变体的二聚体与单体比例也高于野生型。研究人员将突变体72B3的N端替换为二聚体结构更稳定的水稻来源的COMT的N端，得到No72B3。相比与72B3，No72B3的二聚体比例进一步提高，阿魏酸产量提高了54%。
以酪氨酸为底物，研究人员测试了No72B3在全细胞催化下合成阿魏酸的能力，72小时阿魏酸产量达到3448 mg/L，转化率为88.8%，是野生型AtCOMT的5.92倍。
遇见·致谢
感谢唐双焱老师课题组对本号的支持，感谢向腊博士提供本文稿件支持！
文章题目：Designing a whole-cell biosensor applicable for S-adenosyl L-methionine-dependent methyltransferases
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566324009114
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