近期，我院合成生物學(xué)醫(yī)藥研究中心王燕教授團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際高水平期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上發(fā)表研究論文“Engineering β-agarase Aga0917 fromPseudoalteromonas fuligineaYTW1-15-1 to Improve the Thermostability and Enzyme Activity”，該期刊2021年影響因子為9.2,中科院分區(qū)一區(qū)。我院李濤博士為第一作者，王燕教授為通訊作者，新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院為第一通訊單位。

國(guó)務(wù)院關(guān)于“十四五”海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的批復(fù)中明確提出加快構(gòu)建現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)體系，著力提升海洋科技自主創(chuàng)新能力，協(xié)調(diào)推進(jìn)海洋資源保護(hù)與開發(fā)。被認(rèn)為是第三代生物質(zhì)資源的海洋紅藻固碳能力強(qiáng)、產(chǎn)量高且木質(zhì)素含量低，易于深加工前的降解。瓊脂作為海洋紅藻細(xì)胞中含量最高的碳水化合物，用來(lái)合成食品添加劑、大宗化學(xué)品等產(chǎn)品較陸生生物質(zhì)資源具有顯著優(yōu)勢(shì)。因此，建立環(huán)境友好型紅藻資源高效利用策略，將為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、促進(jìn)綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。

瓊脂糖（agarose）是瓊膠的主要組分，經(jīng)瓊膠酶催化降解得到不同聚合度的瓊膠寡糖。瓊膠寡糖具有多種特殊的生物活性，如抑菌作用、增值腸道益生菌、抗病毒作用、抗糖尿病、提高機(jī)體免疫力、抗炎作用、抗氧化、清除羥基自由基、保濕和美白作用等。因此，作為一種新型的海洋功能性低聚糖，瓊膠寡糖在醫(yī)藥、食品、化妝品等行業(yè)極具潛在應(yīng)用價(jià)值

瓊膠酶作為瓊脂糖深度開發(fā)利用最關(guān)鍵的生物催化劑，其熱穩(wěn)定性和催化活性的提升至關(guān)重要。我院王燕教授課題組在海洋微生物資源的挖掘研究中，發(fā)現(xiàn)一株具有瓊脂降解活性的海洋假交替單胞菌Pseudoalteromonas fuligineaYTW1-15-1。本研究在前期研究基礎(chǔ)上，基于人工智能AI深度學(xué)習(xí)和蛋白質(zhì)三維建模模型對(duì)菌株YTW1-15?1所產(chǎn)β-瓊膠酶Aga0917進(jìn)行理性設(shè)計(jì)，通過(guò)在遠(yuǎn)離酶活性中心的一個(gè)loop環(huán)中引入脯氨酸殘基，提升了該酶的耐熱性以及在高溫下制備瓊膠寡糖的能力。通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)揭示了遠(yuǎn)端氨基酸殘基影響酶催化特性的機(jī)理：遠(yuǎn)端氨基酸殘基可通過(guò)影響底物結(jié)合口袋及酶分子骨架震動(dòng)幅度，進(jìn)而影響酶的催化特性。本研究為基于理性設(shè)計(jì)的酶分子改造提供了一個(gè)新的范例和思路，具有重要的參考價(jià)值。

該成果得到我院郭長(zhǎng)江博士及醫(yī)學(xué)工程學(xué)院徐永濤博士在蛋白質(zhì)計(jì)算方面給與的大力支持！

論文連接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.2c04531