中国青年报客户端上海1月24日电（中青报·中青网记者王烨捷）今天，上海交通大学生命科学技术学院/张江高等研究院合成科学创新研究中心倪俊副教授课题组，在《细胞》杂志（Cell）上发表论文，揭示多酶空间邻近性和效率的“密码”，解决了50多年以来多酶组装无标准的难题，实现人工多酶复合体序列到功能的理性设计。
生物催化在细胞代谢和生物制造中扮演着至关重要的角色，多酶级联催化被广泛应用于医药、食品和工业等领域。自然界中，多酶复合体的空间结构通常被精细调控以控制催化反应速率。受自然启发，研究人员通过融合酶、蛋白支架和核酸支架等多种组装策略来构建人工多酶复合体，从而提高级联反应的催化效率。然而，人工多酶复合体的空间构效关系困扰学界50多年，人工多酶组装只能依赖于实验试错，还没有相应的理性设计工具，限制了其应用。
研究团队通过高通量测试及空间结构，预测解析了人工多酶复合体的空间构效关系，初步破译了多酶空间邻近性和效率的“密码”，发现融合酶的空间距离和通道角度是影响催化效率的关键因素。基于此，研究团队开发了人工多酶复合体理性设计工具iMARS，实现从氨基酸序列到人工多酶复合体相对活性的快速预测。
这项研究基于多种深度学习软件开发，体现了人工智能对于生物学的推动作用。对于多酶复合体“创造、学习和设计”的过程也体现了合成生物学“造物致知、造物致用”的理念。该研究开发的iMARS工具是首个人工多酶复合体的理性设计工具，标志着多酶组装从依赖实验试错法迈向理性设计的新纪元，将推动合成生物学和生物制造的快速发展，对医药、食品和工业等领域具有重要意义。
