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天津工業生物所受邀在Angew Chem发表酶定向进化综述文章
  發布時間:2019-07-22    供稿部門:酶分子工程與工業生物催化實驗室

  定向進化是指通過分子生物學等技術,對編碼基因進行反複突變、表達和篩選,誘導蛋白質結構及功能發生定向改變,從而短時間內完成自然界需要成千上萬年的進化過程,是定向改造酶催化特性(如立體/區域/化學選擇性、活性、熱穩定性等)的有效手段。開發高效的突變體設計策略,以及優化現有基因突變技術是當前定向進化領域的兩大研究熱點。 

  中科院天津工業生物技術研究所孫周通研究員帶領的酶分子工程與工業生物催化研究團隊受國際化學學術期刊Angewandte Chemie International Edition的邀請,就定向進化方法學的開發及定向進化技術的應用進行系統綜述。文章首先梳理了本領域的發展曆程及早期應用,指出隨著組合活性中心飽和突變(CAST)理論及叠代飽和突變(ISM)策略的构成,簡並密碼子選用、突變體文庫構建、突變位點上位效應分析等關鍵技術得以廣泛應用,這些技術能夠快速高效的獲得目標突變體,克服定向進化的篩選瓶頸;隨後分析了分子動力學模擬等計算技術的引入對 CAST/ISM策略發展,擬突變位點的理性分組(TCSM)策略的构成的重要作用,指出該技術能夠提升有效密碼子及構建單元選取的理性化程度,進而有效縮減突變體文庫的規模;文章同時總結了基于PCR技術構建突變體文庫的優缺點,並對新近開發的全基因合成突變體文庫技術的特點和應用潛力進行了評述;文章最後系統評價了最新開發的Focused rational iterative site-specific mutagenesisFRISM)策略,指出该策略通過借助Rosetta Design、機器學習等方法,將定向進化與理性設計融爲一體,是飽和突變這一傳統定向進化模式的重要補充,並對其未來發展趨勢進行了展望。 

  該綜述得到中科院項目資助,中科院天津工業生物所助理研究員曲戈博士爲論文共同第一作者,中科院天津工業生物所孫周通研究員及德國馬普煤炭所/天津工業生物所Manfred T. Reetz教授爲共同通訊作者。 

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定向進化發展之路

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