近期，聂尧教授课题组针对远端位点在酶的改造中的研究进展进行了系统综述，以“Role of Distal Sites in Protein Engineering”为题正式发表于Biotechnology Advances（IF=17.681）（https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2023.108094）。
天然蛋白质催化的局限性引发了蛋白质工程领域的兴起。传统的理性设计基于对蛋白质结构信息和催化机制的分析，以确定关键活性位点或配体结合位点，从而重塑底物口袋。活性中心功能位点的作用和意义已经得到了广泛的研究。随着对构效关系的深入理解，整个蛋白质分子中都存在着对其结构和功能发挥重要作用的残基。然而，这些远端功能位点的催化机制尚不清楚。对此，聂尧教授课题组基于全局相互作用网络和序列-结构-动力学-功能关系，综述了远端位点在蛋白质工程中的重要性。
文章首先通过分析突变景观从而全面评估每个位点对酶多种功能的影响，有效地防止仅报告阳性突变，而忽略由突变体引起的负面影响，阐述了远端位点在提高蛋白质表达、活性、热稳定性和立体选择性等功能特性的潜力。其次，通过静态与动态分析解析了远端突变通过长程效应调控结构与动力学，由于残基-残基相互作用网络可以将蛋白质结构中的每个残基结合在一起，因此远端突变不仅会引起局部微调，还会通过多米诺效应传递到活性中心乃至整个蛋白质。远端突变引起的二级结构、三级结构、四级结构和静电荷的变化，以及动态催化中的构象分布和构象转变速率的变化，共同改变了蛋白质的活性、底物选择性、稳定性和其他功能。最后，该文还总结了如何在计算方法的指导下有效设计远端突变，涵盖了基于序列、结构和数据集识别功能性远端热点的策略和计算工具。
聂尧教授为本文的通讯作者，2020级博士研究生顾洁为论文第一作者。本项工作得到国家自然科学基金（22178147, 31872891）、国家重点研发计划（2021YFC2102000）等项目的联合资助。
图 远端突变引起的构象变化与如何设计远端突变
