基于序列的生成AI设计多功能托合成酶
Théophile Lambert1,2, Amin Tavakoli3, Gautham Dharuman4
1Division of Chemistry and Chemical Engineering, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA.
生成性蛋白质语言模型可以创建新的酶,如托合成酶β子单元 (TrpB),它们是稳定的,活跃的,甚至比自然酶更强. 这一突破加速了生物催化剂的发现和工程,以实现可持续的应用.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 蛋白质工程是指蛋白质的工程.
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- 酶的发现和优化对可持续化学至关重要,但在确定合适的起点时面临瓶.
- 设计多样化和功能化的酶库仍然是生物催化剂的重大挑战.
研究的目的:
- 利用蛋白质语言模型 (GenSLM) 来生成新型的托合成酶 (TrpB) 酶的β子单元.
- 评估这些生成的TrpB酶的稳定性,催化活性和基质杂交性.
- 展示生成模型在生物催化剂发现和工程中的潜力.
主要方法:
- 应用GenSLM蛋白语言模型来设计新的TrpB酶序列.
- 在大肠杆菌中生成的TrpB酶的表达和表征.
- 在原生和非原生基质上评估酶稳定性,催化活性和基质杂交.
主要成果:
- 成功生成了新的TrpB酶,可以表达大肠杆菌中的功能蛋白质.
- 许多产生的TrpBs表现出高稳定性和催化活性.
- 观察到显著的基质乱交,其中一些变体的表现优于天然的TrpB,甚至是实验室进化的酶.
- 与天然同类物质的比较证实,产生的酶获得了非自然性质.
结论:
- 生成性蛋白质语言模型可以创建可以保留自然功能的酶,同时获得新的特性.
- 这些模型代表了加速生物催化剂发现和工程的强大工具.
- 生成的TrpBs表现出增强的多功能性,为酶应用开辟了新的途径.
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