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一种通过计算方法优化的酶可用于可卡因解毒

摘要 : 美国肯塔基大学药学院药学系的研究人员采用计算方法优化BChE酶,这种酶能以与自然界所发现的最快酶相媲美的速度使可卡因失去活性。这项研究表明,这种人工变体有可能被用于可卡因解毒。相关文章发表于2014年3月18日的《Nature Communications》杂志上。
Nature子刊:一种通过计算方法优化的酶可用于可卡因解毒

美国肯塔基大学药学院药学系的研究人员采用计算方法优化BChE酶,这种酶能以与自然界所发现的最快酶相媲美的速度使可卡因失去活性。这项研究表明,这种人工变体有可能被用于可卡因解毒。相关文章发表于2014年3月18日的《Nature Communications》杂志上。

本期Nature Communications上报告了一种通过计算优化的酶,它能以与自然界所发现的最快酶相媲美的速度使可卡因失去活性。这项研究表明,这种人工变体有可能被用于可卡因解毒。

名为butyrylcholesterase (BChE)的酶能结合和代谢各种不同的分子,包括可卡因。

然而,用BChE使可卡因化学失活的速度相当慢。Chang-Guo Zhan及同事采用计算方法来预测BChE中能加快这种酶的可卡因转化速度的一系列突变。

这些改变将该酶的催化速度提升到了与乙酰胆碱酯酶(自然界中已知最快的酶之一)相当的水平。该研究小组进而发现,他们优化的BChE变体如果在一剂致命的可卡因注射之前通过静脉注射的话,能增加大鼠的存活率,说明这种酶在可卡因解毒方面可能具有治疗潜力。

然而,如果在高剂量的可卡因注射之后再注射BChE它是否仍有疗效还有待证明。

原文摘要:

A highly efficient cocaine-detoxifying enzyme obtained by computational design

Fang Zheng, Liu Xue, Shurong Hou, Junjun Liu, Max Zhan, Wenchao Yang & Chang-Guo Zhan

Compared with naturally occurring enzymes, computationally designed enzymes are usually much less efficient, with their catalytic activities being more than six orders of magnitude below the diffusion limit. Here we use a two-step computational design approach, combined with experimental work, to design a highly efficient cocaine hydrolysing enzyme. We engineer E30-6 from human butyrylcholinesterase (BChE), which is specific for cocaine hydrolysis, and obtain a much higher catalytic efficiency for cocaine conversion than for conversion of the natural BChE substrate, acetylcholine (ACh). The catalytic efficiency of E30-6 for cocaine hydrolysis is comparable to that of the most efficient known naturally occurring hydrolytic enzyme, acetylcholinesterase, the catalytic activity of which approaches the diffusion limit. We further show that E30-6 can protect mice from a subsequently administered lethal dose of cocaine, suggesting the enzyme may have therapeutic potential in the setting of cocaine detoxification or cocaine abuse.

来源: Nature Communications 浏览次数:23

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