近日,Nature Communications在線刊登了EON体育4平台馮雁教授團隊在酶超高通量篩選方面的最新研究進展“Efficient molecular evolution to generate enantioselective enzymes using a dual-channel microfluidic droplet screening platform”。楊廣宇研究員和美國密西根大學Katsuo Kurabayashi教授為共同通訊作者,馬富強博士和美國密西根大學Meng Ting Chung博士為共同第一作者。
應用體外合成生物學技術構建高效人工生物催化體系需要具有理想功能的酶🖌,定向進化是優化和人工塑造酶功能的重要途徑之一。在獲得數量龐大的酶突變庫後👩💻,怎樣高效的篩選目標酶成為實驗過程中的瓶頸和亟待解決的技術難點。在本研究中,馮雁團隊與密西根大學研究人員合作🗄🐤,將單細胞酶反應器技術與微流控技術相結合👊🏽,建立了首個針對酶立體選擇性的超高通量篩選系統(DMDS)。該系統通過將突變基因、酶蛋白及兩種對映體酶底物包裹在體積極為微小(皮升級,10-12L)微液滴內進行反應,再借助微流控芯片進行酶活性檢測,能夠以高達108/天的通量實現對酶立體選擇性的高效篩選。相比於傳統的96孔板篩選方法🧖🏻♀️,該系統的篩選速度提高了3-4個數量級🤛🏿,同時篩選的試劑消耗降低了百萬倍以上。為驗證該系統的工作效率,研究人員進一步應用DMDS對酯酶水解布洛芬酯的立體選擇性進行了4輪的連續定向進化,成功從500萬個突變體中獲得了立體選擇性提升700倍的突變酶🧡,為光學純布洛芬藥物的工業化生產提供了性質優良的新酶資源。
該研究建立了可以直接對酶立體選擇性👩🏽🔬、底物選擇性等復雜性質進行超高通量篩選的技術平臺,有望極大提高酶定向進化的效率,促進生物催化、合成生物學等生物技術領域的發展📝。