22日，記者從中國農(nóng)業(yè)科學院獲悉，該院北京畜牧獸醫(yī)研究所姚斌院士團隊和生物技術(shù)研究所微生物蛋白設(shè)計與智造創(chuàng)新團隊合作，利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分子進化分析，創(chuàng)建了提高糖苷水解酶催化效率的新策略。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于我國學術(shù)期刊《科學通報》。
據(jù)論文通訊作者、中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所研究員田健介紹，糖苷水解酶，是一類水解糖苷鍵的酶，在生物體糖和糖綴合物的水解與合成過程中扮演著重要角色，廣泛應(yīng)用于食品、飼料、農(nóng)副產(chǎn)品加工和廢品降解等領(lǐng)域。市場對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挑戰(zhàn)。
圖為提高糖苷水解酶催化效率的工作框架。中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所供圖
科研人員首先從碳水化合物活性酶數(shù)據(jù)庫中收集整理了119個糖苷水解酶家族的蛋白序列，建立了能夠識別糖苷水解酶家族的深度學習模型，該模型的預測準確率達到96.73%。隨后，利用梯度加權(quán)類激活圖譜方法，結(jié)合序列進化信息對突變體進行了設(shè)計，獲得了具有7個氨基酸突變位點的殼聚糖酶突變體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，計算效率高，實驗成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。同時，為提升酶催化效率的智能設(shè)計提供了重要參考。”田健說。
