酵母ディスプレイを用いたポリマー分解酵素の超高通量誘導進化

科学分野:

• バイオテクノロジー
• 生物化学
• ポリマー科学

背景:

• 合成ポリマーの酵素分解は プラスチックのリサイクルに 持続可能なアプローチを提供します
• 誘導的進化は プラスチックのような非自然な基板での 酵素活性強化に不可欠です
• 酵素進化の既存のスクリーニング方法は,スループットが限られており,迅速な発見を妨げています.

研究 の 目的:

• プラスチックを分解する酵素の方向化された進化のための高通量プラットフォームを開発する.
• 強化された酵素変種を特定するためのスクリーニング能力を大幅に高める.
• ポリエチレンテレフタラート (PET) のデポリメリゼーションの効率を改善する.

主な方法:

• 酵母表面ディスプレイを使用して,酵母細胞に個々の酵素変異体を提示します.
• 合成ポリマーの探査機を割ったときに酵素活性を検出するために,光ベースの測定法を使用した.
• 活性変異体の高通量分離のために,光活性化細胞分類 (FACS) を使用した.
• 葉と枝の堆肥クチナゼ (LCC) の指向進化における有益な変異を特定するためにDNA配列を解析した.

主要な成果:

• >10^7の酵素突然変異を検知できるプラットフォームを開発しました これは以前の方法よりも3桁の増加です
• 固体PETフィルムのLCC酵素による分解運動を大幅に強化する変異が特定されました.
• 生化学的測定と分子動力学シミュレーションは,H218Y変異がPETへの酵素基板結合を改善することを示しました.

結論:

• 酵母表面のディスプレイプラットフォームは ポリマー分解酵素の発見と最適化を劇的に加速します
• このアプローチにより,固体プラスチック基板での活性が著しく改善された酵素の変種を特定できます.
• 開発されたプラットフォームは,環境に優しいプラスチックリサイクル技術の進歩に大きな希望を持っています.