2025 article

Structure-Guided Tunnel Engineering to Reveal the Molecular Basis of Sugar Chain Extension of Inulosucrase

Dawei Ni, Zhaolin Huang, Shuqi Zhang, Xiaodong Hou, Wei Xu, Wenli Zhang, Yijian Rao, Wanmeng Mu

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Inulosucrase (IS) is a key enzyme in the synthesis of inulin, a multifunctional polysaccharide with significant physiological benefits and wide-ranging applications. Lactobacillus IS has the unique capability to produce both high-molecular-weight polysaccharides and oligosaccharides with diverse degrees of polymerization. Understanding the mechanism of sugar chain extension by IS is essential for modulating chain length and engineering custom-designed inulin. In this study, we resolved the crystal structures of IS from Lactobacillus reuteri 121 and its mutant IS-R544W, revealing a unique C-terminal extension into the catalytic pocket. Notably, structure-guided rational design identified IS-Tyr695 in the C-terminal region, along with IS-Asn303, IS-Asn305, IS-Asn367, IS-Gln369, and IS-Asn419, as critical residues specifically required for polysaccharide synthesis without affecting oligosaccharide production. In contrast, IS-Arg544, IS-Tyr618, and IS-Arg622 were determined to be essential for oligosaccharide synthesis with no impact on polysaccharide production. Based on findings from rational design and molecular dynamics simulations, we propose a novel shunting mechanism for the synthesis of polysaccharides and oligosaccharides by IS. This study provides fundamental insights into the inulin chain extension mechanism of IS and lays a theoretical foundation for engineering GH68 enzymes for the production of tailor-made fructans.

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Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref: Structure-Guided Tunnel Engineering to Reveal the Molecular Basis of Sugar Chain Extension of Inulosucrase
Date Crossref: 16/06/2025
Éditeur: American Chemical Society (ACS)
Type: journal-article

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Où se fait cette recherche

Jiangnan University pays non établi dans la notice
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State Key Laboratory of Food Science and Technology pays non établi dans la notice
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Jiangsu Academy of Agricultural Sciences pays non établi dans la notice
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School of Food Science and Technology pays non établi dans la notice
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State Key Laboratory of Food Science and Resources pays non établi dans la notice
Structure de recherche
Provincial Key Laboratory of Agrobiology and Institute of Germplasm Resources and Biotechnology pays non établi dans la notice
Structure de recherche
School of Biotechnology Key Laboratory of Carbohydrate Chemistry and Biotechnology pays non établi dans la notice
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Jiangnan University, State Key Laboratory of Food Science and Technology et Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, avec 4 autres affiliations.

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