您的位置 首页 生物催化剂

ACS Catal. | 基于GRAPE策略的计算设计实现温和条件下塑料生物降解

发布: 2022-04-01 856阅读 155评论

2021年1月，中国科学院微生物研究所的吴边团队在ACS Catalysis上发表文章提出了一种新型蛋白质稳定性计算设计策略——GRAPE（greedy accumulated strategy for protein engineering）（图1），利用该策略研究人员对PET塑料降解酶IsPETase进行了稳定性改造，使得突变体DuraPETase的熔融温度升高31℃，并且在温和温度下对PET膜的降解增强30%（图3A）。还实现了在温和条件下将2 g/L微塑料完全生物降解为水溶性产品（图3E）。

图1. GRAPE 策略示意图

GRAPE策略主要分为3个部分

1、基于四种不同的单点突变预测算法ABACUS、FoldX、Rosetta –ddg、 Consensus Analysis预测到253个潜在位点，经过人工检查筛选（破坏氢键、疏水残基暴露等）和实验验证最终获得了21个有益单点突变；

2、通过K-means聚类算法，将21个有益单点突变分为3个Cluster；

3、组合阶段根据热稳定性和降解性能来决定是有益突变还是有害突变，根据贪婪算法（图2）对每个聚类中的突变进行累积，以识别出稳定性和酶活性提高的多点组合突变。值得注意的是，贪婪算法不从整体最优上加以考虑，算法得到的是某种意义上的局部最优解。

图2.贪婪算法示意图

经过10轮迭代叠加得到突变体IsPETase-M10(S214H-I168R-W159H-S188Q-R280A-A180I-G165A-Q119Y-L117F-T140D, M10)，研究人员将其命名为DuraPETase，并对其进行了活性检测、扫描电镜分析和蛋白晶体结构解析。结果显示，DuraPETase对30%结晶度PET薄膜的降解效率相较于野生型提升了300倍（图3B），对甲醇和乙二醇的耐受性显著提高（图3C）；经DuraPETase处理后的PET薄膜内部结构发生了显著的腐蚀变化（图3D）；在动力学模拟中观察到W159H突变与Ser160形成一个新的氢键（图4a），I168R和D186之间形成新的盐桥相互作用（图4b），L117F和Q119Y与Tyr87形成了“T形” π-π 相互作用（图4c）。

图3（A）DuraPETase相较于野生型 Is PETase在不同温度下对30%结晶度PET薄膜的降解性能；（B）DuraPETase及野生型 I s PETase在37°C条件下对30%结晶度PET薄膜的降解曲线；（C）DuraPETase及野生型 Is PETase在有机溶剂中的降解性能；（D）PET薄膜在不同溶剂中孵育10天的扫描电镜图；（E）DuraPETase及野生型 Is PETase对纳米塑料及微塑料的降解曲线。

图4  W159H，I168R-S188Q， S214H-L117F-Q119Y突变的结构分析

GRAPE策略的提出是酶设计方法的重大进步，其优势在于结合了聚类算法和贪婪算法，通过最少的实验筛选，在较短时间内最大限度的探索序列空间叠加路径。该研究为计算机辅助蛋白质改造提供了新思路，并为减少环境微塑料积聚的研究开辟了道路。近期，该团队已经开发了基于此策略的网站服务器，地址https://nmdc.cn/grape-web/，更方便广大研究人员的应用。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscatal.0c05126

672赞
标签:



相关文章

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

评论列表(155)

  1. Публикация предлагает уникальную подборку информации, которая будет интересна как специалистам, так и широкому кругу читателей. Здесь вы найдете ответы на часто задаваемые вопросы и полезные инсайты для дальнейшего применения.
    Посмотреть подробности – https://www.letusloveu.com/style/beauty-editors-essentials-summer-scents

    回复

  2. Эта информационная статья содержит полезные факты, советы и рекомендации, которые помогут вам быть в курсе последних тенденций и изменений в выбранной области. Материал составлен так, чтобы быть полезным и понятным каждому.
    Узнать из первых рук – https://zhestsport.ru

    回复

  3. Этот информационный материал привлекает внимание множеством интересных деталей и необычных ракурсов. Мы предлагаем уникальные взгляды на привычные вещи и рассматриваем вопросы, которые волнуют общество. Будьте в курсе актуальных тем и расширяйте свои знания!
    Подробнее можно узнать тут – https://vistoweekly.com/g15tools-com

    回复

  4. В этой статье представлен занимательный и актуальный контент, который заставит вас задуматься. Мы обсуждаем насущные вопросы и проблемы, а также освещаем истории, которые вдохновляют на действия и изменения. Узнайте, что стоит за событиями нашего времени!
    Нажмите, чтобы узнать больше – https://seoxperiment.ru

    回复

  5. Этот текст призван помочь читателю расширить кругозор и получить практические знания. Мы используем простой язык, наглядные примеры и структурированное изложение, чтобы сделать обучение максимально эффективным и увлекательным.
    Обратитесь за информацией – https://falconsindia.com/john-bean-installation-at-dr-wheels-care-ahmedabad

    回复

  6. В этой публикации мы предлагаем подробные объяснения по актуальным вопросам, чтобы помочь читателям глубже понять их. Четкость и структурированность материала сделают его удобным для усвоения и применения в повседневной жизни.
    Подробнее тут – https://www.patrino.sk/icon_rockets

    回复

  7. Предлагаем вашему вниманию интересную справочную статью, в которой собраны ключевые моменты и нюансы по актуальным вопросам. Эта информация будет полезна как для профессионалов, так и для тех, кто только начинает изучать тему. Узнайте ответы на важные вопросы и расширьте свои знания!
    Ознакомьтесь с аналитикой – https://rtowndiner.com/product/potato-skins

    回复

  8. Публикация приглашает вас исследовать неизведанное — от древних тайн до современных достижений науки. Вы узнаете, как случайные находки превращались в революции, а смелые мысли — в новые эры человеческого прогресса.
    Нажми и узнай всё – https://www.tenutacappellina.com/it/tenuta-cappellina-at-the-vinexpo-hong-kong

    回复

  9. Эта статья предлагает живое освещение актуальной темы с множеством интересных фактов. Мы рассмотрим ключевые моменты, которые делают данную тему важной и актуальной. Подготовьтесь к насыщенному путешествию по неизвестным аспектам и узнайте больше о значимых событиях.
    Заходи — там интересно – https://eth-news.com/hello-world

    回复

  10. Предлагаем вашему вниманию интересную справочную статью, в которой собраны ключевые моменты и нюансы по актуальным вопросам. Эта информация будет полезна как для профессионалов, так и для тех, кто только начинает изучать тему. Узнайте ответы на важные вопросы и расширьте свои знания!
    Что ещё? Расскажи всё! – https://climania.fr/?attachment_id=432

    回复

  11. Этот интересный отчет представляет собой сборник полезных фактов, касающихся актуальных тем. Мы проанализируем данные, чтобы вы могли сделать обоснованные выводы. Читайте, чтобы узнать больше о последних трендах и значимых событиях!
    Получить дополнительную информацию – https://kaipillars.com/product/books-of-ali-hassan

    回复

  12. Этот текст сочетает в себе элементы познавательного рассказа и аналитической подачи информации. Читатель получает доступ к уникальным данным, которые соединяют прошлое с настоящим и открывают двери в будущее.
    Выяснить больше – https://www.paluansejati.com/product/black-umbrella-in-handle

    回复

  13. В этой статье представлен занимательный и актуальный контент, который заставит вас задуматься. Мы обсуждаем насущные вопросы и проблемы, а также освещаем истории, которые вдохновляют на действия и изменения. Узнайте, что стоит за событиями нашего времени!
    Что ещё? Расскажи всё! – http://www.komsmama.ru

    回复

  14. Эта публикация дает возможность задействовать различные источники информации и представить их в удобной форме. Читатели смогут быстро найти нужные данные и получить ответы на интересующие их вопросы. Мы стремимся к четкости и доступности материала для всех!
    Переходите по ссылке ниже – http://interpretor.ru

    回复

  15. Эта информационная статья содержит полезные факты, советы и рекомендации, которые помогут вам быть в курсе последних тенденций и изменений в выбранной области. Материал составлен так, чтобы быть полезным и понятным каждому.
    Выяснить больше – https://taniastable.com/index.php/2022/07/01/hello-world

    回复

  16. Этот информационный материал собраны данные, которые помогут лучше понять текущие тенденции и процессы в различных сферах жизни. Мы предоставляем четкий анализ, графики и примеры, чтобы информация была не только понятной, но и практичной для принятия решений.
    Следуйте по ссылке – https://f5fashion.vn/chi-tiet-hon-60-ve-to-mau-con-ngua-hay-nhat

    回复

  17. В этой информационной статье вы найдете интересное содержание, которое поможет вам расширить свои знания. Мы предлагаем увлекательный подход и уникальные взгляды на обсуждаемые темы, побуждая пользователей к активному мышлению и критическому анализу.
    Следуйте по ссылке – https://addclauses.ru/?paged=11

    回复

  18. Публикация приглашает вас исследовать неизведанное — от древних тайн до современных достижений науки. Вы узнаете, как случайные находки превращались в революции, а смелые мысли — в новые эры человеческого прогресса.
    Почему это важно? – https://aemtk.ru/?paged=40

    回复

  19. Эта обзорная заметка содержит ключевые моменты и факты по актуальным вопросам. Она поможет читателям быстро ориентироваться в теме и узнать о самых важных аспектах сегодня. Получите краткий курс по современной информации и оставайтесь в курсе событий!
    Что ещё нужно знать? – https://2236261.ru/?paged=29

    回复

  20. Эта информационная заметка содержит увлекательные сведения, которые могут вас удивить! Мы собрали интересные факты, которые сделают вашу жизнь ярче и полнее. Узнайте нечто новое о привычных аспектах повседневности и откройте для себя удивительный мир информации.
    Почему это важно? – https://blog.uvm.edu/bdonaghe

    回复

  21. Этот текст призван помочь читателю расширить кругозор и получить практические знания. Мы используем простой язык, наглядные примеры и структурированное изложение, чтобы сделать обучение максимально эффективным и увлекательным.
    Изучить вопрос глубже – https://sabahi-sabahi.com/2021/01/05/%E2%98%86%E9%BB%92%E8%B1%86%E2%98%86

    回复

  22. Эта информационная статья содержит полезные факты, советы и рекомендации, которые помогут вам быть в курсе последних тенденций и изменений в выбранной области. Материал составлен так, чтобы быть полезным и понятным каждому.
    Погрузиться в научную дискуссию – https://gamesopoly.com/whats-in-the-new-roblox-ban-wave

    回复

  23. Этот информативный текст отличается привлекательным содержанием и актуальными данными. Мы предлагаем читателям взглянуть на привычные вещи под новым углом, предоставляя интересный и доступный материал. Получите удовольствие от чтения и расширьте кругозор!
    Обратитесь за информацией – https://f5fashion.vn/chi-tiet-64-ve-tranh-to-mau-dam-may-hay-nhat

    回复

  24. В этом обзорном материале представлены увлекательные детали, которые находят отражение в различных аспектах жизни. Мы исследуем непонятные и интересные моменты, позволяя читателю увидеть картину целиком. Погрузитесь в мир знаний и удивительных открытий!
    Все материалы собраны здесь – https://www.association-phares.com/2022/03/20/2e-edition-porte-ouverte-a-ngallelle-de-saint-louis-du-senegal/comment-page-24139

    回复

  25. В этой статье представлен занимательный и актуальный контент, который заставит вас задуматься. Мы обсуждаем насущные вопросы и проблемы, а также освещаем истории, которые вдохновляют на действия и изменения. Узнайте, что стоит за событиями нашего времени!
    Изучить аспект более тщательно – https://www.abcmix.com/magnetic-desktop-wireless-rechargeable-double-sided-light-box-illuminate-your-workspace

    回复

  26. Эта информационная статья содержит полезные факты, советы и рекомендации, которые помогут вам быть в курсе последних тенденций и изменений в выбранной области. Материал составлен так, чтобы быть полезным и понятным каждому.
    Узнать из первых рук – https://dadai-crypto.com/coincheck-accumulation

    回复

  27. Эта информационная статья содержит полезные факты, советы и рекомендации, которые помогут вам быть в курсе последних тенденций и изменений в выбранной области. Материал составлен так, чтобы быть полезным и понятным каждому.
    Углубить понимание вопроса – https://alhiddayapharma.com/index.php/product/brochure-headphone

    回复

  28. Эта публикация погружает вас в мир увлекательных фактов и удивительных открытий. Мы расскажем о ключевых событиях, которые изменили ход истории, и приоткроем завесу над научными достижениями, которые вдохновили миллионы. Узнайте, чему может научить нас прошлое и как применить эти знания в будущем.
    Изучить вопрос глубже – https://messiahmbc.org/product/smart-book-ichthys

    回复

  29. Эта информационная заметка содержит увлекательные сведения, которые могут вас удивить! Мы собрали интересные факты, которые сделают вашу жизнь ярче и полнее. Узнайте нечто новое о привычных аспектах повседневности и откройте для себя удивительный мир информации.
    Подробнее тут – https://vyvod-iz-zapoya-1.ru/

    回复

  30. Эта публикация завернет вас в вихрь увлекательного контента, сбрасывая стереотипы и открывая двери к новым идеям. Каждый абзац станет для вас открытием, полным ярких примеров и впечатляющих достижений. Подготовьтесь быть вовлеченными и удивленными каждый раз, когда продолжите читать.
    Получить больше информации – https://vyvod-iz-zapoya-1.ru/

    回复

  35. Amazing! This blog looks just like my old one! It’s on a completely different subject but it has pretty much the same layout and design. Excellent choice of colors!

    https://dj-bet-br.com

    回复

  40. Your style is really unique in comparison to other folks I have read stuff from. Thanks for posting when you have the opportunity, Guess I will just bookmark this page.

    回复

  42. I am regular reader, how are you everybody? This post posted at this website is genuinely fastidious.

    回复

  43. Appreciating the dedication you put into your website and in depth information you offer. It’s great to come across a blog every once in a while that isn’t the same old rehashed information. Fantastic read! I’ve bookmarked your site and I’m including your RSS feeds to my Google account.

    newmetj.com

    回复

  45. WOW just what I was looking for. Came here by searching for keyword. Thanx to creators of this board.

    [url=https://atlaszeus.com/index.php/component/k2/item/3/3?start=725890]atlaszeus.com[/url]

    回复

  54. He dries himself but his throbbing cock continues to pulse as it grows harder because of his youth. The sensation intensifies. The feeling is wonderful. He can hear his cock throbbing in his ears.

    回复

  57. “See this; see this. “His father says. “This is where power comes from.” The helmet of the man’s cock weaves a picture of no recognition as the father’s cum streaks itself through the watery haze.

    回复

  58. “What?’ He balks at the suggestion from his dad. “I don’t wanna jack-off, dad.” He says flabbergasted to his dad as he turns off the tap to the hot and chilly water in the shower.

    回复

  59. “I managed to lift nearly two hundred today. I believe.” He explains. “But I strained a lot to do it. I was moaning. Groaning.” He reaches and lets his hand glide over his swelled cock. Tickling the head of his bulbous cock with his rough fingertips which sends electric sparks through him and down to his toes.

    回复

  60. Daddy was furious as I could hear his deep breath. He sat down on the bench by the door. I was looking down afraid he was going to kick my ass. He lifted my head from my chin using the tip of his loafer where I can smell that smelly sheer socks he has been worn all day. Just when our eyes met, a big stinky manly wad landed on my face. Then I felt a big rough hand rubbing the spit all over my face. I heard the daddy say, “ next time remember what I told you exactly, I don’t want this to happen again, you hear me? I paused and said, “ yeeee…”. Before I finished the sentence, another spit and a big slap on me. “ when I told you something you must say yes. There is no room for you to argue or think, understood?” He said in a deep and firm tone. “ yes sir”. Without missing a beep I said it. “good boy, your night is just about to start.” gay sex porn “You know what you have to do. Doncha. Son.” His dad says.

    回复
  71. * * * Get your Free Bitcoin: http://hellingchildrenscenter.com/upload/vlj2yq.php * * * hs=99e4999face1538e492f10d674acb9ad*说道：

    k23abr

    回复

  103. I carry on listening to the reports lecture about receiving free online grant applications so I have been looking around for the finest site to get one. Could you tell me please, where could i find some?

    http://www.tlovertonet.com/

    回复
联系我们

联系我们

(44)07934433023

在线咨询: QQ交谈

邮箱: info@bioengx.org

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

关注微博
返回顶部