近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所姚斌院士團(tuán)隊(duì)和生物技術(shù)研究所微生物蛋白設(shè)計(jì)與智造創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)合作,利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分子進(jìn)化分析,創(chuàng)建了提高糖苷水解酶催化效率的新策略。相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)通報(bào)(Science Bulletin)》上。
糖苷水解酶是降解多糖的主要酶系,在食品行業(yè)、飼料行業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工和農(nóng)副產(chǎn)品廢品降解等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,具有重要的應(yīng)用價(jià)值。市場(chǎng)對(duì)糖苷水解酶的需求量逐年增加,但提高糖苷水解酶的催化效率,發(fā)揮其最大催化潛力仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
科研人員首先從碳水化合物活性酶數(shù)據(jù)庫(kù)中收集整理了119個(gè)糖苷水解酶家族的蛋白序列,建立了能夠識(shí)別糖苷水解酶家族和功能殘基的深度學(xué)習(xí)模型,該模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到96.73%。隨后,研究人員利用梯度加權(quán)類(lèi)激活圖譜方法,結(jié)合序列進(jìn)化信息對(duì)突變體進(jìn)行了設(shè)計(jì),獲得了具有7個(gè)氨基酸突變位點(diǎn)的殼聚糖酶突變體CHIS1754-MUT7,該突變體的催化效率是野生型的23.53倍。
該研究創(chuàng)建的提高糖苷水解酶催化效率的新策略,計(jì)算效率高,實(shí)驗(yàn)成本低,具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí),該研究還為酶催化效率的智能設(shè)計(jì)提供了重要參考。(通訊員 付松川)
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927323006746