Scalable continuous evolution for the generation of diverse enzyme variants encompassing promiscuous activities.
Scalable continuous evolution for the generation of diverse enzyme variants encompassing promiscuous activities.
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DOI：
10.1038/s41467-020-19539-6
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发表时间：
2020-11-06
影响因子：
16.6
通讯作者：
Liu CC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rix G;Watkins-Dulaney EJ;Almhjell PJ;Boville CE;Arnold FH;Liu CC
具有相同主要功能的酶直向同源物可以具有不同的混杂活性。虽然有可能挖掘这种天然多样性以获得有用的生物催化剂，但产生丰富的直系同源物多样性是困难的，因为它是发生在许多不同物种和种群中的深层进化过程的产物。在这里，我们采取的第一步，在实验室时间尺度上重述的深度和规模的自然直系进化。利用一个名为OrthoRep的连续定向进化平台，我们通过多突变途径在许多独立的重复中快速进化海栖热袍菌色氨酸合成酶β-亚基（TmTrpB），仅选择TmTrpB的主要活性，即从吲哚和l-丝氨酸合成l-色氨酸。我们发现，由此产生的序列多样性TmTrpB变体跨越了一系列的底物配置文件中有用的工业生物催化，并建议的深度和规模的进化，OrthoRep提供的酶工程和生物分子功能的进化将是有价值的。产生丰富的生物催化剂的直系同源物多样性可能是困难的，由于涉及的深进化过程。在这里，作者使用OrthoRep快速进化TrpB以产生具有改变的底物混杂性的序列多样性变体。
Enzyme orthologs sharing identical primary functions can have different promiscuous activities. While it is possible to mine this natural diversity to obtain useful biocatalysts, generating comparably rich ortholog diversity is difficult, as it is the product of deep evolutionary processes occurring in a multitude of separate species and populations. Here, we take a first step in recapitulating the depth and scale of natural ortholog evolution on laboratory timescales. Using a continuous directed evolution platform called OrthoRep, we rapidly evolve the Thermotoga maritima tryptophan synthase β-subunit (TmTrpB) through multi-mutation pathways in many independent replicates, selecting only on TmTrpB’s primary activity of synthesizing l-tryptophan from indole and l-serine. We find that the resulting sequence-diverse TmTrpB variants span a range of substrate profiles useful in industrial biocatalysis and suggest that the depth and scale of evolution that OrthoRep affords will be generally valuable in enzyme engineering and the evolution of biomolecular functions. Generating rich ortholog diversity for biocatalysts can be difficult due to the deep evolutionary processes involved. Here the authors use OrthoRep to rapidly evolve TrpB to produce sequence-diverse variants with altered substrate promiscuity.
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影响因子：
14.8
作者：
Gietz, R. Daniel;Schiestl, Robert H.
通讯作者：
Schiestl, Robert H.
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作者：
Bershtein, Shimon;Goldin, Korina;Tawfik, Dan S.
通讯作者：
Tawfik, Dan S.
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15
作者：
Dick, Markus;Sarai, Nicholas S.;Arnold, Frances H.
通讯作者：
Arnold, Frances H.
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48
作者：
Gibson, Daniel G.;Young, Lei;Smith, Hamilton O.
通讯作者：
Smith, Hamilton O.
DOI：
10.1021/acs.joc.8b00517
发表时间：
2018-07-20
期刊：
The Journal of organic chemistry
影响因子：
--
作者：
Boville CE;Romney DK;Almhjell PJ;Sieben M;Arnold FH
通讯作者：
Arnold FH