“酶定向进化的胜利”,2018年诺贝尔化学奖

发布时间:2018/10/3  浏览数:340次

当地时间10月3日上午11时45分(北京时间10月3日下午5时45分)2018年度诺贝尔化学奖揭晓。今年该奖项的获得者是美国的Frances H. Arnold, 美国的Goerge P. Smith, 和英国的George P. Winter 。

Frances Arnold因研究“酶的定向进化”而分享一半奖金,是历史上第5位获得诺贝尔化学奖的女性科学家,也是今年第2位获诺奖的女性科学家。

George P. Smith 和Sir Gregory P. Winter因“肽和抗体的噬菌体展示技术”而共享另一半奖金。

 

酶的定向进化技术

酶的定向进化大致分为四步:

(1)酶的基因在DNA水平进行突变,通常以随机或定点的方式同时引入很多不同的突变,构建成基因文库;

(2)突变后的基因文库插入到菌体中,菌体将突变后的基因表达为蛋白质,即突变酶;

(3)将突变酶进行反应测试(如果突变酶数量很多,则需要高通量的测试手段),筛选出在催化目标反应上表现最佳的酶;

(4)在筛选出来的最佳酶的基础上进行下一轮的基因突变,重复前三步工作,直至酶的活性、稳定性或选择性达到所设的目标。

 

酶的定向进化技术与产业化

定向进化技术是蛋白质工程领域中一项非常重要的技术,除了应用于对酶的工程化改造外,还应用于蛋白质药物的开发。与Frances Arnold同时代的荷兰籍科学家Willem P. C. "Pim" Stemmer (12 March 1957 – 2 April 2013)发明了DNA洗牌技术,并发起成立了多家公司将定向进化技术应用到工业界,对定向进化技术的发明和推广也做出了重要贡献。由于Frances Arnold和Pim Stemmer对定向进化技术的杰出贡献,两人曾经于2011年获得美国国家工程院颁发的Charles Stark Draper Prize(查尔斯·斯塔克·德拉普尔奖)。自1993年实现了首次酶的定向进化,这项技术被不断完善,在今天已被广泛应用于对新型酶的开发过程之中,并且实现了很多产业化的应用。

酶赛生物正是一家致力于酶定向进化技术研发与产业化的公司,拥有国际化研发团队,创始成员均拥有在酶定向进化领域十多年的研发和产业化经验。酶赛生物自主投入建立了一套具有世界先进水平的酶定向进化平台—BioEngine® 。

酶赛生物在酶的定向进化及产业化上有丰富的经验,以下是3个成功案例的数据:

1) 酶催化基团转移反应,在酶蛋白中引入了30多个突变,酶活提升了过万倍、并耐受苛刻的温度与溶剂,获得了具有自主知识产权并可以产业化的酶。

2) 酶催化裂解反应,将酶活提升12倍,并将严重的抑制问题降低了10倍。也获得了具有自主知识产权并可以产业化的酶。

3) 酶催化氧化还原反应,同样产生1公斤的产品,相对于原有的工艺来说,我们开发的酶工艺把物料和溶剂用量降低80%,并缩短了反应时间,同时产品手性纯度达到了>99%ee。

以上这些成功案例也说明了酶的定向进化技术在产业化应用中的胜利。酶赛生物正不断努力将绿色酶法技术应用于制药工程、精细化工、新型材料、生物产业、节能环保等各个领域,让社会与环境更加美好!


  
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