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关于“酶的设计改造”

酶的设计改造

从实验室到工业生产,酶的生物催化作用可用于生产多种高价值产品,像利用化学酶合成路径或酶级联反应,能合成从 DNA、复杂药物到由 CO₂衍生甲醇体外合成的淀粉等。此外,生物催化与过渡金属催化、光催化、电催化结合,开辟了新的化学领域,酶能精准控制反应结果,相比传统化学催化,合成步骤少且废物率低。但现实中,能用于化学合成相关反应的酶在自然界少有,多数新应用要发现、设计具不同反应性的酶,或改造现有酶,使其能催化所需反应、接受所需底物,并在应用条件下保持稳定与活性。

青云瑞晶可以帮助客户开发高性能生物催化剂,利用实验和计算工具,定制化筛选或从头开始计算设计新的具有新的生物催化活性的酶,工程改造生物催化剂以改变底物范围,重新设计机制以创造以前未知的反应性。

服务内容

  • 酶的破译

    酶产品的反向破译,确认真正发挥作用的组分
  • 酶的挖掘与改造

    基于反应底物,定制化筛选有催化活性的酶,并进行改造,提高酶活

酶的破译

  • 技术路线
    • 原酶液溶解并进行蛋白纯化富集

    • 富集液进行分子筛纯化

    • 将各区段样品进行质谱测定或蛋白质重头测序

    • 根据以上结果分析确定前十候选靶标

    • 候选靶标数据库比对进行功能分析验证

    • 靶标蛋白与底物结合建模分析亲和力

    • 亲和力最高靶标蛋白进行异源蛋白表达并检测活力

  • 相关案例-建立了高效2-O-α-D-甘油葡糖苷微生物细胞工厂

    RBS调控策略构建高效细胞工厂,反应进行20 h后,2-αGG产量达最大值351.8 g/L,转化率达98%。

    Bioresource Technology, 2024, 394: 130244.

酶的挖掘与改造

  • 技术路线
    • 确定底物及反应信息

    • 酶的数据库构建

    • 底物与酶进行配对筛选进行计算机模拟

    • 根据配对结果的结合强度选取前十靶标进行验证

    • 选择最好靶标进行分子动力学模拟

    • 针对酶的活性口袋及稳定性进行改造提高酶活

    • 底盘菌株构建及高密度发酵

  • 应用实例-提升了脯氨酸羟化酶的转化效率

    通过基因挖掘和理性改造,提升了脯氨酸羟化酶的转化效率。分子动力学模拟和Rosetta等工具分析显示底物进出loop的改造有利于增加反应中间态的稳定,从而促进脯氨酸羟化。

    Science Advances, 2020, 6(21):eaba2383.
LNP表征

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