酶变体的自动筛选的制作方法

文档序号:13766595阅读:来源:国知局
技术特征:

1.一种用于用底物筛选多个不同的酶变体的活性的方法,所述方法使用包括一个或更多个处理器和系统存储器的计算机系统来实施,所述方法包括:

(a)对于每一个酶变体,通过所述计算机系统将所述底物的计算表示与所述酶变体的活性位点的计算表示对接,其中,对接(i)产生所述底物在所述活性位点中的多个位姿;以及(ii)鉴定所述底物在所述活性位点中的能量上有利的位姿;

(b)对于每一个能量上有利的位姿,确定所述位姿是否是有活性的,其中,活性位姿满足使所述底物经历在所述活性位点中的催化的一个或更多个限制;以及

(c)选择被确定为具有一个或更多个活性位姿的酶变体中的至少一个。

2.如权利要求1所述的方法,还包括:通过产生化学反应筛选在(c)中针对所述底物选择的至少一个酶变体。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述底物的所述计算表示代表沿着对于所述酶活性的反应坐标的种类,所述种类选自所述底物、所述底物的反应中间体或所述底物的过渡态。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述多个酶变体包括能够转化多种底物的一组酶,,并且其中,所述组的成员相对于参考序列具有至少一个突变。

5.如权利要求4所述的方法,其中,所述至少一个突变是所述酶的所述活性位点中的单残基突变。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述多个变体包括能够催化选自以下的化学反应的一种或更多种酶:氧化还原、转移、水解、异构化、连接以及通过除了水解、氧化或还原以外的反应破坏化学键。

7.如权利要求6所述的方法,其中,所述酶选自氧化还原酶、转移\t酶、水解酶、异构酶、连接酶和裂解酶。

8.如权利要求6所述的方法,其中,所述多个变体包括能够催化选自以下的化学反应的一种或更多种酶:酮还原、转氨基作用、氧化、腈水解、亚胺还原、α,β-不饱和羰基化合物还原、酰基水解和卤代醇脱卤作用。

9.如权利要求8所述的方法,其中,所述酶选自酮还原酶、转氨酶、细胞色素P450、Baeyer–Villigerd单加氧酶、单胺氧化酶、腈水解酶、亚胺还原酶、α,β-不饱和羰基化合物还原酶、酰基转移酶和卤代醇脱卤素酶。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述多个变体包括由体外和/或计算机模拟的一轮或更多轮定向进化产生的文库的成员。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述多个变体包括至少约十个不同的变体。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述多个变体包括至少约一千个不同的变体。

13.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,活性位点的所述计算表示由对于所述多个变体的3-D同源模型提供。

14.如权利要求13所述的方法,所述方法还包括产生对于所述多个变体的所述3-D同源模型。

15.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述底物的所述计算表示是所述底物的3-D模型。

16.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述方法被应用于筛选多种底物。

17.如前述权利要求中任一项所述的方法,所述方法还包括通过当天然底物经历由野生型酶催化的化学转化时鉴定所述天然底物的一个或更多个位姿、所述天然底物的反应中间体、或所述天然底物的过渡态来鉴定所述底物经历催化的化学转化的限制。

18.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述限制包括以下的一个或更多个:位置、距离、角度和扭转限制。

19.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述限制包括所述底物上的特定部分和所述活性位点中的特定残基或残基部分之间的距离。

20.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述限制包括所述底物上的特定部分和辅因子上的特定残基或残基部分之间的距离。

21.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述限制包括所述底物上的特定部分和所述活性位点中的理想地定位的天然底物之间的距离。

22.如前述权利要求中任一项所述的方法,所述方法还包括将一个或更多个酶限制的组应用于所述多个酶变体,其中,所述一个或更多个酶限制与当天然底物在野生型酶的存在下经历催化的化学转化时所述野生型酶的限制相似。

23.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述底物的所述多个位姿通过选自由以下组成的组中的一个或更多个对接操作来获得:高温分子动力学、随机旋转、通过基于网格的模拟退火的改进、基于网格的最小化或全力场最小化及其任何组合。

24.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述配体的所述多个位姿包括所述底物在所述活性位点中的至少约10个位姿。

25.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,(c)中的所述选择包括通过与其他变体的比较鉴定被确定为具有大量活性位姿的变体。

26.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,(c)中的所述选择包括:

通过以下的一个或更多个对所述变体排序:所述变体具有活性位姿的数目、所述活性位姿的对接得分以及所述活性位姿的结合能量;以及

基于它们的排序选择变体。

27.如权利要求26所述的方法,其中,所述对接得分基于范德华力和静电相互作用。

28.如权利要求26所述的方法,其中,所述结合能量是基于以下的\t一个或多个:范德华力、静电相互作用和溶剂化能。

29.如前述权利要求中的任一项所述的方法,所述方法还包括:

制备多个寡核苷酸,所述多个寡核苷酸包含在(c)中选择的所述至少一个变体的至少一部分或编码在(c)中选择的所述至少一个变体的至少一部分;以及

使用所述多个寡核苷酸进行一轮或更多轮定向进化。

30.如权利要求29所述的方法,其中,制备多个寡核苷酸包括使用核酸合成仪合成所述寡核苷酸。

31.如权利要求29-30中任一项所述的方法,其中,进行一轮或更多轮的定向进化包括片段化和重组所述多个寡核苷酸。

32.如权利要求29-31中任一项所述的方法,其中,进行一轮或更多轮的定向进化包括对所述多个寡核苷酸进行饱和诱变。

33.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述至少一个酶变体具有期望的催化活性和/或选择性。

34.如前述权利要求中任一项所述的方法,所述方法还包括合成在(c)中选择的所述至少一个酶变体。

35.一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括具有计算机可执行指令存储于其上的一个或更多个计算机可读的非瞬时存储介质,所述计算机可执行指令当被计算机系统的一个或更多个处理器执行时,使得所述计算机系统实施用于酶变体的虚拟筛选的方法,所述指令包括:

(a)对于每一个酶变体,将所述底物的计算表示与所述酶变体的活性位点的计算表示对接,其中,对接(i)产生所述底物在所述活性位点中的多个位姿;以及(ii)鉴定所述底物在所述活性位点中的能量上有利的位姿;

(b)对于每一个能量上有利的位姿,确定所述位姿是否是有活性的,其中,活性位姿满足所述底物经历在所述活性位点中的催化的一个或更多个限制;以及

(c)选择被确定为具有一个或更多个活性位姿的酶变体的至少一个。

36.如权利要求35所述的计算机程序产品,所述计算机程序产品还包括计算机可执行指令,所述计算机可执行指令当被计算机系统的一个或更多个处理器执行时,使得所述计算机系统实施如权利要求2-28中任一项所述的方法。

37.一种系统,包括:

一个或更多个处理器;

系统存储器;并且

其中,所述一个或更多个处理器和存储器被配置成实施用于用底物虚拟地筛选酶变体的活性的方法,所述方法包括:

(a)对于每一个酶变体,将所述底物的计算表示与所述酶变体的活性位点的计算表示对接,其中,对接(i)产生所述底物在所述活性位点中的多个位姿;以及(ii)鉴定所述底物在所述活性位点中的能量上有利的位姿;

(b)对于每一个能量上有利的位姿,确定所述位姿是否是有活性的,其中,活性位姿满足所述底物经历在所述活性位点中的催化的一个或更多个限制;以及

(c)选择被确定为具有一个或更多个活性位姿的酶变体的至少一个。

38.如权利要求37所述的系统,其中,所述一个或更多个处理器和存储器被配置成实施如权利要求2-28中任一项所述的方法。

39.一种用于筛选多个蛋白变体与配体的相互作用的方法,所述方法使用包含一个或更多个处理器和系统存储器的计算机系统来实施,所述方法包括:

(a)对于每一个蛋白变体,通过所述计算机系统将所述配体的计算表示与所述蛋白变体的活性位点的计算表示对接,其中,对接(i)产生所述配体在所述活性位点中的多个位姿;以及(ii)鉴定所述配体在所述活性位点中的能量上有利的位姿;

(b)对于每一个能量上有利的位姿,确定所述位姿是否是有活性的,其中,活性位姿满足所述配体经历与蛋白变体的特定相互作用的一个或更多\t个限制;以及

(c)选择被确定为具有一个或更多个活性位姿的蛋白变体中的至少一个。

40.如权利要求39所述的方法,其中,所述配体选自底物、底物的中间体、底物的过渡态、底物的产物、蛋白变体的抑制剂、蛋白变体的激动剂和蛋白变体的拮抗剂。

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