プロバイオティクスのX線構造と特性評価lactobacillus rhamnosus probio-m9 l-rhamnoseイソメラーゼ

プロバイオティクスlactobacillus rhamnosus probio-M9（L。rhamnosus probio-M9）からの組換えL-Rhamnoseイソメラーゼ（L-RHI）が発現しました。L. rhamnosus probio-m9はヒト初乳から分離され、プロバイオティクス乳酸酸細菌と同定され、l-rhamnoseを使用して成長する可能性があります。L-RHIは、L-Rhamnose代謝に関与する酵素の1つであり、L-RhamnoseとL-Rhamnuloseの間の可逆性異性化を触媒します。一部のL-RHIは、L-RhamnoseとL-Rhamnuloseの間だけでなく、希少糖として知られているD-アルロースとD-アロースの間でも異性化を触媒することが報告されました。これらのL-RHIは、まれな砂糖生産のための魅力的な酵素であり、酵素工学によってさらに改善される可能性があります。ただし、希少糖を認識するL-RHIの既知の結晶構造は限られています。さらに、報告されているLHIの最も多くのLHIの最適pHレベルは中性ではなく塩基性であり、そのような基本的な条件は非酵素アルドース - ケトース異性化を引き起こし、予期しない副産物をもたらします。ここでは、L-Rhamnose、D-Allulose、およびD-Alloseを含む複合体におけるL. rhamnosus probio-m9 l-rhi（lrl-rhi）の結晶構造を報告します。、d-alloseへの活性は低かったが、酸性条件ではd-allose。l-rhamnoseとの複合体では、触媒部位でL-rhamnopyranoseが発見され、触媒作用の好ましい認識が示されました。d-アルロースとの複合体では、触媒部位でd-アルロフラノースと環が開くD-アルロースが観察されました。しかし、ピラノース形態の結合したd-アロースは、d-alloseを備えた複合体の触媒部位で見つかりました。これは、阻害モードのような認識には不利でした。複合体の構造は、D-アロースに対する低い活動を説明する場合があります。キーポイント：•基質を含む複合体におけるLRL-RHIの結晶構造が決定されました。•LRL-RHIは、L-Rhamnose、D-Allulose、およびD-Alloseに向けて酵素活性を示します。•LRL-RHIは酸性条件で活動しています。

A recombinant L-rhamnose isomerase (L-RhI) from probiotic Lactobacillus rhamnosus Probio-M9 (L. rhamnosus Probio-M9) was expressed. L. rhamnosus Probio-M9 was isolated from human colostrum and identified as a probiotic lactic acid bacterium, which can grow using L-rhamnose. L-RhI is one of the enzymes involved in L-rhamnose metabolism and catalyzes the reversible isomerization between L-rhamnose and L-rhamnulose. Some L-RhIs were reported to catalyze isomerization not only between L-rhamnose and L-rhamnulose but also between D-allulose and D-allose, which are known as rare sugars. Those L-RhIs are attractive enzymes for rare sugar production and have the potential to be further improved by enzyme engineering; however, the known crystal structures of L-RhIs recognizing rare sugars are limited. In addition, the optimum pH levels of most reported L-RhIs are basic rather than neutral, and such a basic condition causes non-enzymatic aldose-ketose isomerization, resulting in unexpected by-products. Herein, we report the crystal structures of L. rhamnosus Probio-M9 L-RhI (LrL-RhI) in complexes with L-rhamnose, D-allulose, and D-allose, which show enzyme activity toward L-rhamnose, D-allulose, and D-allose in acidic conditions, though the activity toward D-allose was low. In the complex with L-rhamnose, L-rhamnopyranose was found in the catalytic site, showing favorable recognition for catalysis. In the complex with D-allulose, D-allulofuranose and ring-opened D-allulose were observed in the catalytic site. However, bound D-allose in the pyranose form was found in the catalytic site of the complex with D-allose, which was unfavorable for recognition, like an inhibition mode. The structure of the complex may explain the low activity toward D-allose. KEY POINTS: • Crystal structures of LrL-RhI in complexes with substrates were determined. • LrL-RhI exhibits enzyme activity toward L-rhamnose, D-allulose, and D-allose. • The LrL-RhI is active in acidic conditions.