近期，我校生物工程学院夏小乐教授团队对酶改造过程中空腔工程化的几种模式进行了全面讨论，相关综述文章“Diverse models of cavity engineering in enzyme modification: Creation, filling, and reshaping”正式发表于Biotechnology Advances（一区TOP期刊，IF=16.0）。(https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2024.108346)
自然环境中，酶总是不断地响应外部扰动如温度、压力和溶液而经历结构变化。突变可以诱导酶的结构变化，影响其稳定性、活性、特异性和对映体选择性的功能改变。然而，大多数结构变化是有害的，最终产生未折叠和无功能的酶，从而导致负面的实验结果。例如，具有200个氨基酸残基的酶可以经历许多突变，包括3800个可能的单点突变、14,367,800个双点突变和5,405,166,600个三点突变。大约95%的突变体具有中性或负面影响。传统的易错PCR和DNA改组通常产生相对低效的突变体大文库，在缺乏高通量筛选方法下筛选过程通常耗时、工作量大且成本昂贵。近年来，生物计算和高级算法的快速发展促使理性和半理性的设计方法可以从序列，结构和功能上指导设计新酶。这种模式已经证明了“smart-but-small”文库促进酶性质进化的巨大潜力。这些文库通过对靶位点的可靠预测，提高了有益突变与有害突变的比例，从而提高了酶进化的效率，其产生的结果与通过多轮实验获得的传统定向进化的结果相当。因此，鉴定合适的热点区域可以更有效地获得具有所需性质的酶。
大多数酶修饰策略都侧重于设计活性位点或其周围结构。有趣的是，60%酶的活性位点位于宽敞的空腔内。尽管最近有了新发现，但空腔介导的酶工程对于增强酶的特性和揭示折叠-解折叠机制仍然至关重要。空腔工程影响着酶的稳定性、催化活性、特异性、底物识别和对接。文章全面综述了用于酶修饰的各种空腔工程模型，包括空腔的创造、填充和重塑，讨论了对空腔进行几何分析、功能评估和修饰的可行工具，并探讨了这一领域未来潜在的研究方向。此外，文章还提出了一种前景广阔的空腔工程通用改造策略，该策略可利用最先进的技术和方法，根据工业生产条件的具体要求定制空腔。
图文摘要
江南大学生物工程学院2019级博士生张泽华为论文第一作者，夏小乐教授为论文通讯作者。上述研究获得国家重点研发计划（2021YFA0910203, 2022YFC2105501）、中国博士后科学基金（2022M711368）和中央高校基本科研业务费专项基金（JUSRP122037）等项目资助。
近年来夏小乐教授在未来发酵食品绿色智能制造及健康功能因子的合成生物制造方面取得了丰硕成果，相关研究发表在Biotechnology Advances (2024, IF=16.0)、Trends in Food Science & Technology（2020，IF= 16.002）、Food Hydrocolloids（2023，IF= 11.504）等本领域权威期刊。
