Nat. Commun. 微流控液滴篩選技術(shù)：上海交通大學(xué)楊廣宇團(tuán)隊在酶立體選擇性超高通量篩選體系取得突破性進(jìn)展
酶是高效環(huán)保的生物催化劑，在社會生活的各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。利用酶的立體選擇性對化合物進(jìn)行手性拆分，是獲得光學(xué)純藥物分子的重要途徑。然而天然酶在對非天然化合物進(jìn)行手性拆分過程中往往存在立體選擇性不佳的問題。
定向進(jìn)化通過模擬自然界達(dá)爾文進(jìn)化原理，能在實驗室中對酶的各種性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，已成為酶立體選擇性分子改造的有效工具。定向進(jìn)化需要從海量的酶突變庫中篩選獲得極少數(shù)符合預(yù)期性質(zhì)的突變體，但常規(guī)的基于微孔板的立體選擇性篩選方法通量低、費時費力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大容量突變庫的篩選需求，因而成為制約立體選擇性分子改造成功的瓶頸。
針對該問題，上海交通大學(xué)楊廣宇研究員團(tuán)隊建立了基于雙通道液滴微流控技術(shù)的酶立體選擇性超高通量篩選方法，能夠在微液滴中以高達(dá)每天107個突變體的速度同時檢測目標(biāo)酶對兩種對映體底物的催化活性，并高效分選出陽性個體。
該技術(shù)打破了常規(guī)微液滴篩選體系只能檢測酶對單一底物的活性，因而只能對簡單的酶催化活性進(jìn)行篩選的局限，實現(xiàn)了對立體選擇性、底物特異性、區(qū)位選擇性等復(fù)雜酶性質(zhì)的篩選。利用該體系，作者對嗜熱酯酶AFEST的立體選擇性進(jìn)行了定向進(jìn)化，通過5輪的連續(xù)進(jìn)化篩選，成功從500萬個突變體中獲得了對S型非甾體抗炎藥物布洛芬的立體選擇性提升700倍的陽性突變體，從而為光學(xué)純布洛芬的工業(yè)化生產(chǎn)提供了優(yōu)良的新酶資源，證明了該體系在酶立體選擇性改造、藥物手性拆分領(lǐng)域的重大應(yīng)用潛力。
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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