听课笔记 | 蛋白质工程在酶制剂开发中的应用

《蛋白质工程在酶制剂开发中的应用》

吴秀秀 蔚蓝生物集团有限公司酶制剂项目经理

2024年3月12日，在“第五届饲料酶制剂与益生菌科技与产业发展大会”上，蔚蓝生物集团的吴秀秀博士做了以“蛋白质工程在酶制剂开发中的应用”为主题的报告。报告中，吴博士对制剂开发几点思考、蛋白质工程技术介绍和应用案例分享等方面做了精彩的分享。

1. 制剂开发几点思考

（1）立足产业需求，对接市场，及时掌握市场动态和需求，做好调研和定位，开展项目研究。

（2）集成创新的方法学：

①新酶资源的挖掘方法；

②高效的酶改造和筛选方法；

③高效价的底盘细胞构建方法。

（3）酶制剂开发核心技术突破：

①具有市场潜力的新酶资源；

②高效的酶性能改良和筛选；

③低成本产酶的实现；

④酶如何有效使用；

⑤生物反应器升级改造；

⑥酶应用经济性和使用性评估。

（4）“体系化”研究才能提高工业酶制剂研发的成功率：建立基于“产业过程需求的新酶研发、工业筛选、分子改造、应用研发、成套工艺智能调控”的体系化研发平台。

（5）菌种和产品的有效知识产权保护：研发、生产和销售全周期的风险管控。

（6）生物大数据与人工智能的交叉融合，进行酶制剂蛋白的挖掘、设计、表达、应用和知识产权保护是必然趋势。

2. 蛋白质工程技术介绍

（1）蛋白质工程：是利用工程学原理，通过物理、化学和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对酶的结构和功能进行人工设计、改进、创建并优化的生物学领域，以满足人类对生产和生活的需求。

（2）蛋白质工程主要策略：定向进化、理性设计、半理性设计、AI驱动的酶设计。

（3）蛋白优化

①局部：分子内相互作用力、引入稳定构像氨基酸、N端替换和末端保护、增加二级结构的稳定性、热稳定性蛋白模块重组。

②整体：蛋白表面电荷优化、后修饰(糖基化修饰)、序列和结构比对分析、蛋白聚集、蛋白质动力学在酶的功能中发挥重要作用。

蛋白质动力学在酶的功能中发挥重要作用：热稳定性、酶活。

3. 应用案例分享

（1）酶的改造和筛选：借助有效的蛋白质工程工具，通过对日标基因骨架的成功改造筛选，继而将其放在合适且高效的表达系统里表达，最终实现产品的输出，实现价值最大化。

（2）应用案例：高酶活性能、耐高温性能、蛋白酶抗性。

（3）三维结构的构建及优化

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