布里斯托爾大學的研究人員已經(jīng)展示了實驗室進化如何產(chǎn)生用于新自然反應的高效酶，為制造藥物和其他化學品的新方法和更環(huán)保的方法打開了大門。
科學家們以前曾使用計算機從頭開始設計蛋白質催化劑，但這些催化劑的能力遠不如天然酶。為了提高它們的性能，可以使用一種稱為實驗室進化的技術，該技術是美國化學工程師弗朗西斯·阿諾德 (Frances Arnold) 首創(chuàng)的，并因此獲得了 2018 年的諾貝爾獎。 定向進化模仿自然選擇，使科學家能夠利用生物學的力量來提高能力蛋白質來執(zhí)行任務，例如催化特定的化學反應。
但是，盡管研究小組最近使用實驗室進化將設計的酶提高了 1000 倍以上，但尚不清楚進化如何提高其活性。到現(xiàn)在。
主要作者布里斯托爾化學學院的Adrian Mulholland 教授說：“進化可以使催化劑更加活躍。問題是，進化以神秘的方式運作：例如，明顯改善催化作用的突變通常涉及遠離發(fā)生反應的活性位點的氨基酸變化。”
“我們想了解進化如何將低效的設計生物催化劑轉化為高活性酶。”該研究的第一作者 Adrian Bunzel 博士說。
為此，來自布里斯托爾、蘇黎世聯(lián)邦理工學院和懷卡托大學(新西蘭)的國際研究團隊轉向了分子計算機模擬。“這些表明進化改變了蛋白質的運動方式——它的動力學。簡而言之，進化‘調整’了整個蛋白質的靈活性，”他補充道。
該團隊還確定了負責這種“調整”的蛋白質中的氨基酸網(wǎng)絡。這些網(wǎng)絡涉及因進化而改變的蛋白質部分。
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