- 通过计算机模拟识别控制酶反应的氨基酸位点
- 证明使用修饰酶可以提高目标化合物的生产率,避免形成不需要的化合物
- 为减少酶的制备和评估所需的劳动力做出贡献

MSPER 原理:一种利用计算机辅助酶修饰提高酶反应中目标化合物生产率的好方法
生物制造利用酶反应来生产用作药物、食品、纤维和塑料等材料的化合物。与使用石油衍生有机溶剂在高温和压力条件下进行的传统化学反应相比,它是在常温和压力条件下使用水性溶剂进行的。因此,生物制造作为下一代技术引起了人们的关注,它可以降低公用事业成本和废液处理等环境影响。酶功能的进一步提高对于酶的工业化利用具有重要意义。
酶与酶反应的底物形成特定的复合结构,具体取决于酶促反应。根据酶和底物的类型,可能会形成几种不同的复合物,导致多种产物的形成,并且副产物的形成降低了目标化合物的生产率。为了解决这个问题,有必要从构成酶的数百到数千个氨基酸中找到并修改参与酶功能的氨基酸位点。进化分子工程方法和各种理性设计方法已被设计作为实现这一目标的方法。进化分子工程方法对各种修饰酶进行反复生产和验证试验,需要耗费大量的时间、人力和成本才能获得最优的修饰酶。相比之下,理性设计可以根据酶和底物的三维结构等信息预测改变酶功能的氨基位点,从而节省验证测试的劳动力。然而,抑制副产物的专门方法尚未开发出来。
AIST的研究人员与KNC实验室有限公司合作开发了一种预测控制酶反应的氨基酸位点的计算方法(用于增强底物反应位点的区域选择性的突变位点预测方法,MSPER)。该方法被应用于修饰香料原料生产中使用的酶细胞色素P450(P450)。与未修饰的酶相比,目标化合物的生产率提高了高达 64 倍。
MSPER 的开发通过根据模拟分析获得的结构信息预测和修改参与副产物产生的氨基酸位点来抑制副产物的产生,以再现酶反应中产生的多种酶-底物复合物。该方法能够缩小需要修饰的酶区域,从而将功能验证的评估测试数量减少到传统随机突变方法的1/170至1/1000,从而实现节省劳动力。