近期，我院合成生物学医药研究中心王燕教授团队，在国际高水平期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上发表研究论文“Engineering β-agarase Aga0917 fromPseudoalteromonas fuligineaYTW1-15-1 to Improve the Thermostability and Enzyme Activity”，该期刊2021年影响因子为9.2,中科院分区一区。我院李涛博士为第一作者，王燕教授为通讯作者，新乡医学院为第一通讯单位。

国务院关于“十四五”海洋经济发展规划的批复中明确提出加快构建现代海洋产业体系，着力提升海洋科技自主创新能力，协调推进海洋资源保护与开发。被认为是第三代生物质资源的海洋红藻固碳能力强、产量高且木质素含量低，易于深加工前的降解。琼脂作为海洋红藻细胞中含量最高的碳水化合物，用来合成食品添加剂、大宗化学品等产品较陆生生物质资源具有显著优势。因此，建立环境友好型红藻资源高效利用策略，将为实现“双碳”目标、促进绿色低碳循环经济发展作出积极贡献。

琼脂糖（agarose）是琼胶的主要组分，经琼胶酶催化降解得到不同聚合度的琼胶寡糖。琼胶寡糖具有多种特殊的生物活性，如抑菌作用、增值肠道益生菌、抗病毒作用、抗糖尿病、提高机体免疫力、抗炎作用、抗氧化、清除羟基自由基、保湿和美白作用等。因此，作为一种新型的海洋功能性低聚糖，琼胶寡糖在医药、食品、化妆品等行业极具潜在应用价值

琼胶酶作为琼脂糖深度开发利用最关键的生物催化剂，其热稳定性和催化活性的提升至关重要。我院王燕教授课题组在海洋微生物资源的挖掘研究中，发现一株具有琼脂降解活性的海洋假交替单胞菌Pseudoalteromonas fuligineaYTW1-15-1。本研究在前期研究基础上，基于人工智能AI深度学习和蛋白质三维建模模型对菌株YTW1-15‑1所产β-琼胶酶Aga0917进行理性设计，通过在远离酶活性中心的一个loop环中引入脯氨酸残基，提升了该酶的耐热性以及在高温下制备琼胶寡糖的能力。通过分子动力学模拟技术揭示了远端氨基酸残基影响酶催化特性的机理：远端氨基酸残基可通过影响底物结合口袋及酶分子骨架震动幅度，进而影响酶的催化特性。本研究为基于理性设计的酶分子改造提供了一个新的范例和思路，具有重要的参考价值。

该成果得到我院郭长江博士及医学工程学院徐永涛博士在蛋白质计算方面给与的大力支持！

论文连接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.2c04531