近日，中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所微生物蛋白設(shè)計與智造創(chuàng)新團隊與國內(nèi)科研單位合作，構(gòu)建了基于分子動力學模擬與人工智能相結(jié)合的蛋白質(zhì)突變體熱穩(wěn)定性預測策略，并通過該策略成功實現(xiàn)了提升PET塑料降解酶耐熱性的分子設(shè)計，為酶蛋白的定向分子設(shè)計提供了新方法并為塑料的生物降解提供了新材料。相關(guān)研究成果發(fā)表在《計算與結(jié)構(gòu)生物技術(shù)期刊（Computational and Structural Biotechnology Journal）》上。

 

　　熱穩(wěn)定性是酶蛋白應用的一個重要理化性質(zhì)，代表了蛋白質(zhì)在高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。目前， 以分子模擬和人工智能為代表的計算技術(shù)的不斷突破， 給蛋白熱穩(wěn)定性理性設(shè)計注入新的活力。在此背景下， 該研究嘗試采用分子動力模擬和機器學習相結(jié)合的研究手段， 聚焦蛋白熱穩(wěn)定性預測的新方法和熱穩(wěn)定性改造實例研究。構(gòu)建得到了具有高準確度的智能預測模型 （MDL）。同時該研究還成功將MDL策略應用于PET塑料降解酶TfCut2熱穩(wěn)定改造之中。利用MDL策略將TfCut2進行全位點飽和突變 （正常實驗條件下無法進行如此大量的突變體實驗），從中選出9個熱穩(wěn)定性提高單點突變體進行了實驗驗證，結(jié)果表明有7個單點突變體的熱穩(wěn)定性優(yōu)于野生型TfCut2。在隨后的組合突變中得到最優(yōu)突變體S121P/D174S/D204P的 T m值較野生型提高了9.3℃，其對PET塑料降解能力提高了46.42倍，這一結(jié)果進一步表明了MDL策略的有效性。

 

　　該研究得到國家重點研發(fā)計劃、中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程等項目資助。（通訊員 崔艷）

 

　　原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037022000101