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人工智能會給生物行業(yè)帶來什么變化?中國科學(xué)院微生物研究所吳邊團(tuán)隊在該領(lǐng)域取得突破,通過智能計算技術(shù),創(chuàng)造出自然界中不存在的生物催化反應(yīng)類型,并在世界上通過計算指導(dǎo)完成工業(yè)級菌株的構(gòu)建。22日,該項(xiàng)成果在線發(fā)表于期刊《自然·化學(xué)生物學(xué)》。
“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和折疊方式數(shù)據(jù)量非常大,以前只能通過實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行篩選,現(xiàn)在人工智能計算技術(shù)介入后能快速 處理數(shù)據(jù)。”論文通訊作者、中科院微生物所研究員吳邊說,2017年,美國化學(xué)會將人工智能設(shè)計新型蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)列為年度八大科學(xué)突破。
如果把工業(yè)菌株比作一輛車,酶蛋白就是其核心發(fā)動機(jī)。研究人員在對天冬氨酸酶分子重設(shè)計后,成功獲得一系列具有位置選擇性與立體選擇性的人工β-氨基酸合成酶。隨后,團(tuán)隊將非天然酶整合入大腸桿菌中,構(gòu)建出可合成β-氨基酸的工程菌株。
“β-內(nèi)酰胺抗生素、紫杉醇(抗癌藥物)、西格列汀(糖尿病藥物)等多種具有巨大市場銷售額的明星分子,均需要β-氨基酸作為合成單元。”吳邊告訴科技日報記者,β-氨基酸的合成長期以來依賴過渡金屬催化的化學(xué)途徑,需要昂貴的催化劑、苛刻的反應(yīng)條件等。
吳邊說,通過發(fā)酵工藝優(yōu)化與轉(zhuǎn)化工藝優(yōu)化,該生物催化體系可在溫和條件下利用廉價易得的烯酸類原料及氨水,一步實(shí)現(xiàn)相應(yīng)β-氨基酸的合成,而且成本可下降50%—90%。
據(jù)介紹,該項(xiàng)技術(shù)已完成中試與全尺寸生產(chǎn)工藝驗(yàn)證,產(chǎn)品潛在市場預(yù)計超30億元,有望在紫杉醇、度魯特韋與馬拉維若等抗癌與艾滋病治療藥物的生產(chǎn)過程中大幅降低生產(chǎn)成本。
[來源:科技日報]
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編輯: 岳劍云
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