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Nat. Commun. 微流控液滴筛选技术:上海交通大学杨广宇团队在酶立体选择性超高通量筛选体系取得突破性进展

酶是高效环保的生物催化剂,在社会生活的各个领域发挥着越来越重要的作用。利用酶的立体选择性对化合物进行手性拆分,是获得光学纯药物分子的重要途径。然而天然酶在对非天然化合物进行手性拆分过程中往往存在立体选择性不佳的问题。

Nat. Commun. 微流控液滴筛选技术:上海交通大学杨广宇团队在酶立体选择性超高通量筛选体系取得突破性进展

定向进化通过模拟自然界达尔文进化原理,能在实验室中对酶的各种性质进行优化,已成为酶立体选择性分子改造的有效工具。定向进化需要从海量的酶突变库中筛选获得极少数符合预期性质的突变体,但常规的基于微孔板的立体选择性筛选方法通量低、费时费力,远远不能满足大容量突变库的筛选需求,因而成为制约立体选择性分子改造成功的瓶颈。

Nat. Commun. 微流控液滴筛选技术:上海交通大学杨广宇团队在酶立体选择性超高通量筛选体系取得突破性进展

针对该问题,上海交通大学杨广宇研究员团队建立了基于双通道液滴微流控技术的酶立体选择性超高通量筛选方法,能够在微液滴中以高达每天107个突变体的速度同时检测目标酶对两种对映体底物的催化活性,并高效分选出阳性个体。

针对该问题,上海交通大学杨广宇研究员团队建立了基于双通道液滴微流控技术的酶立体选择性超高通量筛选方法,能够在微液滴中以高达每天107个突变体的速度同时检测目标酶对两种对映体底物的催化活性,并高效分选出阳性个体。

该技术打破了常规微液滴筛选体系只能检测酶对单一底物的活性,因而只能对简单的酶催化活性进行筛选的局限,实现了对立体选择性、底物特异性、区位选择性等复杂酶性质的筛选。利用该体系,作者对嗜热酯酶AFEST的立体选择性进行了定向进化,通过5轮的连续进化筛选,成功从500万个突变体中获得了对S型非甾体抗炎药物布洛芬的立体选择性提升700倍的阳性突变体,从而为光学纯布洛芬的工业化生产提供了优良的新酶资源,证明了该体系在酶立体选择性改造、药物手性拆分领域的重大应用潜力。

 

 

文章信息:Fuqiang Ma , Meng Ting Chung, Yuan Yao, Robert Nidetz, Lap Man Lee, Allen P. Liu, Yan Feng, Katsuo Kurabayashi & Guang-Yu Yang, Efficient molecular evolution to generate enantioselective enzymes using a dual-channel microfluidic droplet screening platform, NATURE COMMUNICATIONS, (2018) 9:1030.  DOI: 10.1038/s41467-018-03492-6. 

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