近期，我院合成生物學醫(yī)藥研究中心王燕教授團隊，在國際高水平期刊《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)學院為第一通訊單位。

國務院關于“十四五”海洋經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃的批復中明確提出加快構建現(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)推進海洋資源保護與開發(fā)。被認為是第三代生物質(zhì)資源的海洋紅藻固碳能力強、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胞中含量最高的碳水化合物，用來合成食品添加劑、大宗化學品等產(chǎn)品較陸生生物質(zhì)資源具有顯著優(yōu)勢。因此，建立環(huán)境友好型紅藻資源高效利用策略，將為實現(xiàn)“雙碳”目標、促進綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展作出積極貢獻。

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)極具潛在應用價值

瓊膠酶作為瓊脂糖深度開發(fā)利用最關鍵的生物催化劑，其熱穩(wěn)定性和催化活性的提升至關重要。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上，基于人工智能AI深度學習和蛋白質(zhì)三維建模模型對菌株YTW1-15?1所產(chǎn)β-瓊膠酶Aga0917進行理性設計，通過在遠離酶活性中心的一個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。通過分子動力學模擬技術揭示了遠端氨基酸殘基影響酶催化特性的機理：遠端氨基酸殘基可通過影響底物結合口袋及酶分子骨架震動幅度，進而影響酶的催化特性。本研究為基于理性設計的酶分子改造提供了一個新的范例和思路，具有重要的參考價值。

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

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