Nat. Commun. 微流控液滴篩選技術：上海交通大學楊廣宇團隊在酶立體選擇性超高通量篩選體系取得突破性進展
酶是高效環(huán)保的生物催化劑，在社會生活的各個領域發(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行手性拆分，是獲得光學純藥物分子的重要途徑。然而天然酶在對非天然化合物進行手性拆分過程中往往存在立體選擇性不佳的問題。
定向進化通過模擬自然界達爾文進化原理，能在實驗室中對酶的各種性質進行優(yōu)化，已成為酶立體選擇性分子改造的有效工具。定向進化需要從海量的酶突變庫中篩選獲得極少數符合預期性質的突變體，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，遠遠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，上海交通大學楊廣宇研究員團隊建立了基于雙通道液滴微流控技術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每天107個突變體的速度同時檢測目標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行篩選的局限，實現了對立體選擇性、底物特異性、區(qū)位選擇性等復雜酶性質的篩選。利用該體系，作者對嗜熱酯酶AFEST的立體選擇性進行了定向進化，通過5輪的連續(xù)進化篩選，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，從而為光學純布洛芬的工業(yè)化生產提供了優(yōu)良的新酶資源，證明了該體系在酶立體選擇性改造、藥物手性拆分領域的重大應用潛力。
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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