通过机器学习,增强碳素酶的立体分离进化,以实现近对称的高效动力分辨率
Zhe Dou1,2, Xuanzao Chen1, Ledong Zhu3
1Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, School of Biotechnology, Jiangnan University, 214122, Wuxi, Jiangsu, P. R. China.
研究人员增强了对合成奇拉性化合物的氧化酶 (carboxylesterase enantioselectivity). 他们开发了一种机器学习模型,并生成了对乙基3-环烯-1-碳酸盐有改进和逆转选择性的变体.
科学领域:
- 生物催化和酶工程 生物催化和酶工程
- 计算化学和化学信息学
背景情况:
- 碳氧乙酶是性合成的关键生物催化剂,但天然变体对乙基3-环-1-碳酸盐 (CHCE) 等基质的酶选择性有限.
- 由于在生成高质量的训练数据集方面面临的挑战,缺乏对基酶抗选择性的预测模型.
研究的目的:
- 开发一种高通量方法,用于评估氧化酶的抗选择性.
- 创建一个用于指导酶进化向增强立体选择性的预测模型.
- 为了设计一种具有改善和逆转CHCE的反抗选择性的碳素酶.
主要方法:
- 使用高通量合酒精脱酶的测试方法,生成了AcEst1碳素酶对抗选择性的数据集.
- 提取了描述残留相互作用的七个生化特征,以训练一个梯度增强回归树模型.
- 立体变异进化被用来设计AcEst1变体.
主要成果:
- 建立了一个高质量的数据集和一个强大的预测模型.
- 两种立体补充的AcEst1变体DR3和DS6,具有显著增强和逆转的CHCE对抗酶选择性,已成功设计.
- 工程变体在各种对称的对抗选择性水解中表现出有用性.
结论:
- 开发的高通量方法和预测模型有效地促进了对立体变异进化的酶工程.
- 工程化基化酶DR3和DS6为奇拉合成提供了改进的生物催化剂解决方案.
- 进一步的分析提供了对增强和逆转抗选择性的机制基础的见解.
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