一种酶筛选方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及生物酶，特别涉及一种酶筛选方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、合成生物学进入蓬勃发展期，生物酶作为一个催化物质，在合成生物学发展中起到了很大的作用，在工业生产中酶筛选中确定可催化特定反应的酶且该酶对特定反应的催化能力非常重要，目前已知大量的酶天然序列但没有较好的方法确定这些天然酶的催化功能，因此不满足业务需求，现有人工智能进行酶筛选时大部分都是基于酶本身的特征进行，功能单一，工业酶的筛选能力较低。

2、综上，如何在确定了业务需求为某种催化反应时，从酶库中筛选出最适的生物酶是本领域有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种酶筛选方法、装置、设备及介质，能够在确定了业务需求为某种催化反应时，从酶库中筛选出最适的生物酶。其具体方案如下：

2、第一方面，本申请公开了一种酶筛选方法，包括：

3、提取酶催化反应数据信息中催化反应底物和催化反应产物之间的催化反应信息的反应特征，并基于所述反应特征推测可行催化反应和可用生物酶；

4、将所有所述可用生物酶和对应的所述可行催化反应输入至预设酶催化常数预测模型，以便所述预设酶催化常数预测模型输出各所述可用生物酶对应的第一催化常数值；

5、基于各所述第一催化常数值以及预设酶筛选条件确定目标生物酶。

6、可选的，所述提取酶催化反应数据信息中催化反应底物和催化反应产物之间的催化反应信息的反应特征，包括：

7、获取包含催化反应底物、催化反应产物和催化反应信息的酶催化反应数据信息；

8、对所述酶催化反应数据信息中所述催化反应底物中的催化活性位点进行定位，以提取催化活性位点信息；

9、提取所述酶催化反应数据信息中的所述催化反应底物和所述催化反应产物产生催化反应过程的反应网络信息和反应通路信息；

10、基于所述催化活性位点信息、所述反应网络信息和所述反应通路信息获取反应指纹。

11、可选的，所述基于所述反应特征推测可行催化反应和可用生物酶，包括：

12、基于所述反应指纹从蛋白质功能库中搜索可行催化反应以及可用生物酶。

13、可选的，所述的酶筛选方法，还包括：

14、当确定目标生物酶，并生成与所述目标生物酶对应的酶催化反应筛选需求时，基于所述酶催化反应筛选需求对所述目标生物酶的酶号进行预测，以得到目标酶号；

15、利用所述目标酶号从反应指纹库中查询可行催化反应；

16、将所述目标生物酶和所有所述可行催化反应输入至预设酶催化常数预测模型，以便所述预设酶催化常数预测模型输出各所述可行催化反应对应的第二催化常数值；

17、基于各所述第二催化常数值以及预设催化反应筛选条件确定目标催化反应。

18、可选的，所述基于所述酶催化反应筛选需求对所述目标生物酶的酶号进行预测，以得到目标酶号，包括：

19、基于所述目标生物酶的酶特征推测所述目标生物酶能够执行的催化反应，并基于所述目标生物酶能够执行的催化反应以及所述酶催化反应筛选需求预测所述目标生物酶对应的目标酶号。

20、可选的，所述基于所述目标生物酶的酶特征推测所述目标生物酶能够执行的催化反应之前，还包括：

21、基于所述目标生物酶的结构特征、序列特征和酶特征标签生成所述目标生物酶的酶特征。

22、可选的，所述基于所述目标生物酶的结构特征、序列特征和酶特征标签生成所述目标生物酶的酶特征之前，还包括：

23、利用预设酶嵌入算法对所述目标生物酶的蛋白质序列进行编码，以得到向量形式的序列特征；

24、通过预设酶结构特征提取层对所述目标生物酶的蛋白质结构进行提取，以得到结构特征；

25、对所述目标生物酶的酶功能进行标注，以得到酶特征标签。

26、第二方面，本申请公开了一种酶筛选装置，包括：

27、酶和反应推测模块，用于提取酶催化反应数据信息中催化反应底物和催化反应产物之间的催化反应信息的反应特征，并基于所述反应特征推测可行催化反应和可用生物酶；

28、常数值预测模块，用于将所有所述可用生物酶和对应的所述可行催化反应输入至预设酶催化常数预测模型，以便所述预设酶催化常数预测模型输出各所述可用生物酶对应的第一催化常数值；

29、酶筛选模块，用于基于各所述第一催化常数值以及预设酶筛选条件确定目标生物酶。

30、第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：

31、存储器，用于保存计算机程序；

32、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的酶筛选方法的步骤。

33、第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的酶筛选方法的步骤。

34、可见，本申请公开了一种酶筛选方法，包括：提取酶催化反应数据信息中催化反应底物和催化反应产物之间的催化反应信息的反应特征，并基于所述反应特征推测可行催化反应和可用生物酶；将所有所述可用生物酶和对应的所述可行催化反应输入至预设酶催化常数预测模型，以便所述预设酶催化常数预测模型输出各所述可用生物酶对应的第一催化常数值；基于各所述第一催化常数值以及预设酶筛选条件确定目标生物酶。由此可见，通过利用酶的天然催化反应中酶与反应的关系获取当前需要执行的业务需求催化反应底物和催化反应产物之间催化反应的反应特征，然后基于该反应特征推测催化反应和可用生物酶，然后将可行的催化反应和可用生物酶输入至预设酶催化常数预测模型，通过该模型分别输出可用生物酶在不同催化反应下的催化常数值，然后通过在所有的催化常数值中按照预设酶筛选条件确定出目标生物酶，实现酶筛选。

技术特征：

1.一种酶筛选方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的酶筛选方法，其特征在于，所述提取酶催化反应数据信息中催化反应底物和催化反应产物之间的催化反应信息的反应特征，包括：

3.根据权利要求2所述的酶筛选方法，其特征在于，所述基于所述反应特征推测可行催化反应和可用生物酶，包括：

4.根据权利要求1所述的酶筛选方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的酶筛选方法，其特征在于，所述基于所述酶催化反应筛选需求对所述目标生物酶的酶号进行预测，以得到目标酶号，包括：

6.根据权利要求5所述的酶筛选方法，其特征在于，所述基于所述目标生物酶的酶特征推测所述目标生物酶能够执行的催化反应之前，还包括：

7.根据权利要求6所述的酶筛选方法，其特征在于，所述基于所述目标生物酶的结构特征、序列特征和酶特征标签生成所述目标生物酶的酶特征之前，还包括：

8.一种酶筛选装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的酶筛选方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种酶筛选方法、装置、设备及介质，涉及生物酶技术领域，包括：提取酶催化反应数据信息中催化反应底物和催化反应产物之间的催化反应信息的反应特征，基于反应特征推测可行催化反应和可用生物酶；将所有可用生物酶和对应的可行催化反应输入至预设酶催化常数预测模型，以便预设酶催化常数预测模型输出各可用生物酶对应的第一催化常数值；基于各第一催化常数值以及预设酶筛选条件确定目标生物酶。利用酶的天然催化反应中酶与反应的关系获取当前需要执行的业务需求催化反应底物和催化反应产物之间催化反应的反应特征，然后基于该反应特征逆推可用酶，充分利用催化反应信息实现酶筛选。

技术研发人员：曹畅,李加忠,张慧锋,于铁妹,潘俊锋,刘建
受保护的技术使用者：深圳瑞德林生物技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24