天津工生所等利用AI从头设计P450酶。
细胞色素P450酶在几乎所有生物体中普遍存在，在工业生物领域被誉为“万能催化剂”。设计新功能的P450酶能够拓宽P450酶的应用范围，但面临着挑战。
中国科学院天津工业生物技术研究所研究员江会锋带领的新酶设计团队，通过解析P450酶黄酮6位羟化酶的口袋设计原则，开发了基于扩散模型和口袋设计原则的P450酶从头设计方法P450Diffusion。该研究剖析了P450酶进化过程中新功能的起源机制，提出了P450酶底物结合的“三点固定原则”，并通过P450Diffusion生成了比自然界P450酶活性更好、稳定性更高的新酶。相较于天然黄酮6位羟化酶，新酶的催化能力提升了1.3至3.5倍。
该研究在深度学习扩散模型的框架下，结合P450酶的海量序列数据以及P450酶的口袋设计原则，为新功能P450酶设计提供了新思路。未来，这一方法有望在生物工程和工业催化等领域发挥作用，并推动新型酶的开发和应用。
相关研究成果发表在Research上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、天津市合成生物技术创新能力提升行动专项等的支持。该工作由天津工生所和北京大学合作完成。
基于扩散模型和口袋设计原则的P450酶从头设计方法P450Diffusion
研究团队单位：天津工业生物技术研究所
