开年顶刊！上交大团队解决多酶组装无尺度困难

2025年1月24日，上海交通年夜先生命迷信技巧学院/张江高级研讨院分解迷信翻新研讨核心倪俊副教学课题组在Cell上宣布题为“Rational multienzyme architecture design with iMARS”的论文，提醒多酶空间附近性跟效力的“暗码”，处理了50多年以来多酶组装无尺度的困难，实现人工多酶复合体序列到功效的感性计划。生物催化在细胞代谢跟生物制作中表演着至关主要的脚色，多酶级联催化被普遍利用于医药、食物跟产业等范畴。天然界中，多酶复合体的空间构造平日被精致调控以把持催化反映速度。受天然启示，研讨职员经由过程融会酶、卵白支架跟核酸支架等多种组装战略来构建人工多酶复合体，从而进步级联反映的催化效力。但是，人工多酶复合体的空间构效关联困扰学界50多年，人工多酶组装只能依附于试验试错，还不响应的感性计划东西，限度了其利用。为了应答上述挑衅，研讨团队经由过程高通量测试及空间构造猜测剖析了人工多酶复合体的空间构效关联，开端破译了多酶空间附近性跟效力的“暗码”，发明融会酶的空间间隔跟通道角度是影响催化效力的要害要素。基于此，研讨团队开辟了人工多酶复合体感性计划东西iMARS，内置包括上千种差别性子linker的数据库，经由过程ParaFold停止高通量卵白质构造猜测，并基于分子对接跟CAVER等东西停止盘算跟DO Score打分挑选，实现从氨基酸序列到人工多酶复合体绝对活性的疾速猜测。?研讨团队在白藜芦醇、喷鼻兰素跟麦角硫因等化合物的生物分解以及PET塑料的生物降解中探索了iMARS方式在差别利用场景中的计划才能。此中，计划的最佳融会酶相较游离酶使得工程年夜肠杆菌白藜芦醇的产量晋升了45.1倍，并在酿酒酵母跟光合微生物蓝藻中也停止利用，标明iMARS作为分子程度的计划东西可普遍实用于差别宿主细胞。在PET塑料的体外生物降解试验中，扫描电子显微镜（SEM）察看到计划的融会酶对PET薄膜的降解腐蚀陈迹愈加明显。在麦角硫因分解的分批补料发酵进程中，包括优化计划融会酶的工程菌株的出产效力到达最高程度，展示了iMARS在生物制作产业化中的潜力。现在，iMARS可在线应用（http://www.imars-lumybio.com/），为研讨职员疾速计划多酶复合体供给了方便。 这项研讨基于多种深度进修软件开辟，表现了人工智能对生物学的推进感化。对多酶复合体“发明、进修跟计划”的进程也表现了分解生物学“造物致知、造物致用”的理念。该研讨开辟的iMARS东西是首团体工多酶复合体的感性计划东西，标记着多酶组装从依附试验试错法迈向感性计划的新纪元，将推进分解生物学跟生物制作的疾速开展，对医药、食物跟产业等范畴存在主要意思。上海交通年夜先生命迷信技巧学院、微生物代谢天下重点试验室、张江高级研讨院分解迷信翻新研讨核心倪俊副教学为论文通信作者，上海交通年夜学博士生王嘉伟为该论文第一作者，上海交通年夜学为第一单元。上海交通年夜学教学赵一雷跟上海光玥生物科技无限公司孟诗雨为本研讨供给了主要支撑。本论文研讨取得了国度天然迷信基金、科技部国度重点研发打算跟光玥生物的支撑。