黄素蛋白是利用黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）或黄素单核苷酸（FMN）作为辅助因子发挥其功能的蛋白质。大多数黄素蛋白含有FAD或FMN作为可解离的辅因子，只有少数的黄素蛋白含有共价连接的黄素辅因子（主要为FAD）。到目前为止，在天然黄素蛋白中已经鉴定出九种不同类型的共价黄素蛋白连接。研究表明，黄素和宿主蛋白之间的共价键可以形成更稳定的蛋白质结构，增加酶活性，调节酶的氧化还原特性，防止辅因子解离，并促进电子转移。大多数黄素蛋白连接涉及FMN或FAD的异恶唑嗪环系统的苄基部分的氧化还原活性之间的共价键。

基于前期研究结果，University of Groningen的Marco W. Fraaije课题组提出了一种在体内黄素辅因子与其宿主蛋白之间建立共价键的新方法。该方法是通过使用黄素转移酶在靶蛋白中对黄素化基序进行工程化改造，结果证明“可解离”的黄素蛋白可以转化为共价黄素蛋白。通过这种方法，该研究将四种不同的含FMN的蛋白改造成共价黄素酰化蛋白：光氧电压结构域蛋白质、迷你单线态氧发生器、硝基还原酶和老黄酶家族的烯还原酶。

图片来源：J. Am. Chem. Soc.

优化黄素酰化基序和表达条件使得所有四种黄素蛋白转变为共价黄素酰化。工程化改造共价黄素蛋白保留了其催化功能，同时还表现出改进的性能，如更高的热稳定性或催化性能。

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晶体结构研究结果显示了工程化改造蛋白中的所设计的磷酸苏氨酸键。靶向黄素蛋白在折叠和功能上不同，表明这种引入共价黄素蛋白键的方法是一种强大的新方法，可以产生不会失去辅因子的黄素蛋白，从而提高其性能。

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原文标题：Fixing Flavins: Hijacking a Flavin Transferase for Equipping Flavoproteins with a Covalent Flavin Cofactor

https://doi.org/10.1021/jacs.3c12009

原文作者：Yapei Tong, Saniye G. Kaya, Sara Russo, Henriette J. Rozeboom, Hein J. Wijma, and Marco W. Fraaije*