효소공정분야에서 전통적인 평판선별법은 줄곧 과학연구일군들이 흔히 사용하는 수단이였다.그러나 이런 방법에는 많은 한계가 있다.과학연구일군들은 하나하나 효소를 배양하고 검측해야 하는데 이 과정은 마치 망망대해에서 바늘을 찾는 것처럼 대량의 시간과 정력을 투입해야 할뿐만아니라그리고효율성비교낮다.이로 인해 전통적인 인공 방법은 선별하는 데 시간이 비교적 오래 걸리고, 최종적으로 좋은 돌연변이를 얻지 못하여 실제 응용의 수요를 만족시키기 어려울 수 있다.

천목 생물의 미세 흐름 제어장비마치 범상치 않은 능력을 가진"선별전문가"처럼 극히 짧은 시간내에 대량의 효소견본을 능률적으로 처리할수 있어 선별효률을 크게 제고시켰다.예를 들어, 전통적인 방법이 하루에 수십 개의 샘플만 처리할 수 있다면 마이크로 흐름 제어 기술은 하루에 수천 개의 샘플을 처리 할 수 있습니다.동시에, 그것은 또한 눈빛이 예민한"관찰자"처럼, 각 돌연변이의 특징 변화를 정확하게 포착하여 정확하게 선별할 수 있다활성 강화, 특이성 강화의 효소.또한천목 마이크로 흐름 제어 플랫폼고도로 집적화된 특징을 갖추고 효소 선별 과정의 자동화와 정밀화 제어를 실현할 수 있으며 인위적인 요소의 간섭을 줄이고 선별 결과의 신뢰성을 높일 수 있다.

현재 네 가지 마이크로 흐름 제어 설비가 이미 발표한 사례의 응용 방향 종합

다음,천목생물미류통제설비가 조력하여 발표한 많은 과학연구성과가운데서 두편의 전형적사례를 선정하여 효소공정분야에서의 응용과 착지를 깊이있게 토론하였다.

문헌1

바이오센서+미세 흐름 제어:D-아로돈 합성효소 활성 및 안정성 획기적 개량

D-아로돈당은 저열량 희귀 케톤헥사당으로 혈당 강하, 항산화 등 생리적 기능을 갖추고 있어 식품과 의약 분야에서 인기 대체 감미료다.그 생물 합성 은 케톤 당 에 의존한다3-차방향 이소플라본(KEases), 그러나 기존 효소는 촉매 효율이 낮고 안정성이 떨어지는 등의 문제가 있다, 산업 생산 및 응용을 제한하고, 촉매 효율이 더 높고 안정성이 더 강한KEases. 기존의 필터링 방법 (예: 크로마토그래피 분석, 마이크로 보드 필터링) 은 효율이 낮아 초고통량 돌연변이 라이브러리의 필터링 수요를 만족시키기 어렵다.

천진과학기술대학 진혜민 교수팀은 구조지도에 기초한 리성설계와 정향진화, 대D-아로톤 사탕3-차방향 이소플라본(SfDAE는) 개조, 포함 약정 구축200수많은 돌연변이 라이브러리 및 사용고량피 업그레이드 액적 단세포 선별 시스템DREM 셀결합D-알로돈 설탕 응답 전사 조절 인자의 유전 코딩 생물 센서, 실시간 모니터링에 사용D-아로톤 사탕생성량, 다수확 균주를 선별하여 획득하고, 확대 배양 후 효소 활성화 검사를 진행한다.

DAEase는돌연변이 라이브러리 구축및액적 기반의 미세 흐름 제어 선별 프로세스 및 고효율 액상 크로마토그래피로 진행된DAEase는활성 검사

다륜을 거치다FADS는의 선택, 돌연변이 최종 검출M3-2, 그 촉매 효율은 야생형보다SfDAE는향상됨17배.돌연변이M3-2에서D-과당은 이질화되어D-아로톤 설탕의 반응은 더욱 높은 촉매 효율과 열 안정성을 나타낸다.

인공 혼합 액적 라이브러리의 선별 과정 중의 시간 서열도는 검출된 형광 신호 및 선별 전 액적과 선별 후 양성 액적의 형광 현미경 이미지를 나타낸다

문헌2

박테리아 바이오센서+미세 흐름 제어:높은 필터링활성색아미노산 히드록시화 효소, 잠금 해제5-히드록시 아미노산고효율 생산

5- 히드록시 아미노산（5-HTP는)은 트립토판 대사의 중간 산물이자 신경전달물질인 세로토닌의 전구체로 감정 조절, 수면 개선, 식욕 조절 등의 역할을 한다.식물 추출이나 화학 합성에 비해 생물 합성은5-HTP는낮은 비용과 높은 효율성의 이점을 제공합니다.천연색 아미노산 히드록시화 효소(TPH는) 산업 응용에서 활성 부족과 안정성이 떨어지는 문제가 있어 대규모 생산을 제한한다.본 연구는 기초를 개발하여고량피 업그레이드 액적 단세포 선별 시스템DREM 셀의 미세 흐름 제어 액체 방울 선별 플랫폼 (DTSP는), 박테리아 바이오센서와 결합하여 페어링TPH는돌연변이의 효율적인 필터링.

천진대학 진혜민 교수팀이 구축했다두 종류의 세균, 일종효소생산균(EPB는) 표현TPH는돌연변이,일종검출균 (DB는) 테스트용L-트립토판(L-Trp는)의 농도입니다.액체 방울 안에 단일 봉인EPB는세포, 진행L-Trp는에5-HTP는의 전환 후, 다시 액체 방울 안에 검출균을 주입한 후, 나머지에 따라L-Trp는의 형광 신호 선택n고활성 돌연변이체로 내열성과 활성을 측정하고 구조 분석을 한다.

액체 방울 기반 초고통량 마이크로 흐름 제어 필터링 플랫폼 (DTSP는）

사용반복 포화 돌연변이 (ISM은）대TPH는정향 진화를 진행하다，다중 라운드 지정 돌연변이 필터링을 통해 주요 돌연변이 파악몸M4-1（D129L는/Q132M은/P103A는/T236K는），촉매 활성 향상4.252배, 열 안정성 향상3.2배. 액체 방울 미세 흐름 제어 선별 시스템시간당 필터링 가능36만 개의 돌연변이,선별 효율은 전통적인 방법보다 훨씬 높으며 대규모 돌연변이 라이브러리의 선별 과정에서 현저한 장점이 있다.

박테리아 바이오센서 기반5-HPE는고통량 마이크로흐름 제어 액적 선별 통용 프로세스 설명도(A)돌연변이 문고의 포장과 배양(B) DB세포 주사 및 액적 배양(C)양성 액적 분리

이미 발표된 이러한 실제 사례들은 우리로 하여금 효소 공학 분야에서 마이크로 흐름 제어 기술의 거대함을 더욱 직관적으로 느낄 수 있게 한다잠재력과 실제 응용 가치.이런 사례들은 과학연구일군들에게 귀중한 경험과 참고를 제공할수 있을뿐만아니라 이 기술이 더욱 많은 장면에서의 응용에 사고방식과 방향을 제공할수 있다.

천목생물에 대한 미세한 흐름에 따라장비실제 사례의 심도 있는 분석, 우리는 효소 공정 분야에서의 무한한 가능성을 한층 더 잠그고, 효소 공정 연구를 새로운 고도로 추진하며, 생물 과학 기술 산업의 발전에 강력한 동력을 주입하고, 더 많은 효소 공정에 기초한 혁신 성과가 인류 사회를 행복하게 할 것이다.후속 사례 탐구에서 더 많은 놀라운 기술 돌파와 응용 성과를 발견하기를 함께 기대합시다.