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“酶定向進化的勝利” ,2018年諾貝爾化學獎

發布時間 :2018-10-03 瀏覽數 :5333次

當地時間10月3日上午11時45分(北京時間10月3日下午5時45分)2018年度諾貝爾化學獎揭曉 。今年該獎項的獲得者是美國的Frances H. Arnold , 美國的Goerge P. Smith , 和英國的George P. Winter  。

Frances Arnold因研究“酶的定向進化”而分享一半獎金 ,是曆史上第5位獲得諾貝爾化學獎的女性科學家 ,也是今年第2位獲諾獎的女性科學家 。

George P. Smith 和Sir Gregory P. Winter因“肽和抗體的噬菌體展示技術”而共享另一半獎金 。

 

酶的定向進化技術

酶的定向進化大致分為四步 :

(1)酶的基因在DNA水平進行突變 ,通常以隨機或定點的方式同時引入很多不同的突變 ,構建成基因文庫 ;

(2)突變後的基因文庫插入到菌體中 ,菌體將突變後的基因表達為蛋白質 ,即突變酶 ;

(3)將突變酶進行反應測試(如果突變酶數量很多 ,則需要高通量的測試手段) ,篩選出在催化目標反應上表現最佳的酶 ;

(4)在篩選出來的最佳酶的基礎上進行下一輪的基因突變 ,重複前三步工作 ,直至酶的活性 、穩定性或選擇性達到所設的目標 。

 

酶的定向進化技術與產業化

定向進化技術是蛋白質工程領域中一項非常重要的技術 ,除了應用於對酶的工程化改造外 ,還應用於蛋白質藥物的開發 。與Frances Arnold同時代的荷蘭籍科學家Willem P. C. "Pim" Stemmer (12 March 1957 – 2 April 2013)發明了DNA洗牌技術 ,並發起成立了多家公司將定向進化技術應用到工業界 ,對定向進化技術的發明和推廣也做出了重要貢獻 。由於Frances Arnold和Pim Stemmer對定向進化技術的傑出貢獻 ,兩人曾經於2011年獲得美國國家工程院頒發的Charles Stark Draper Prize(查爾斯·斯塔克·德拉普爾獎) 。自1993年實現了首次酶的定向進化 ,這項技術被不斷完善 ,在今天已被廣泛應用於對新型酶的開發過程之中 ,並且實現了很多產業化的應用 。

wellbet生物正是一家致力於酶定向進化技術研發與產業化的公司 ,擁有國際化研發團隊 ,創始成員均擁有在酶定向進化領域十多年的研發和產業化經驗 。wellbet生物自主投入建立了一套具有世界先進水平的酶定向進化平台—BioEngine®  。

wellbet生物在酶的定向進化及產業化上有豐富的經驗 ,以下是3個成功案例的數據 :

1) 酶催化基團轉移反應 ,在酶蛋白中引入了30多個突變 ,酶活提升了過萬倍 、並耐受苛刻的溫度與溶劑 ,獲得了具有自主知識產權並可以產業化的酶 。

2) 酶催化裂解反應 ,將酶活提升12倍 ,並將嚴重的抑製問題降低了10倍 。也獲得了具有自主知識產權並可以產業化的酶 。

3) 酶催化氧化還原反應 ,同樣產生1公斤的產品 ,相對於原有的工藝來說 ,wellbet開發的酶工藝把物料和溶劑用量降低80% ,並縮短了反應時間 ,同時產品手性純度達到了>99%ee 。

以上這些成功案例也說明了酶的定向進化技術在產業化應用中的勝利 。wellbet生物正不斷努力將綠色酶法技術應用於製藥工程 、精細化工 、新型材料 、生物產業 、節能環保等各個領域 ,讓社會與環境更加美好 !


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