作为生物制造核心“芯片”，酶元件广泛应用于包括食品、饲料、纺织、材料、发酵、能源、精细化学品和化学药品制造等重要工业领域。酶工程可有效提升天然酶的工业应用属性，近年来该领域广受学术界及产业界关注。

2023年2月份德国化学学会出版社(Wiley-VCH)出版发行了由中国科学院天津工业生物技术研究所/国家合成生物技术创新中心Manfred T. Reetz教授、孙周通研究员及曲戈副研究员共同撰写的《Enzyme Engineering: Selective Catalysts for Applications in Biotechnology, Organic Chemistry, and Life Science》专著，系统总结了酶工程在生物技术、有机化学及生命科学等领域的应用进展。该书一经问世便受到国内外同行的广泛关注，随后收到Nature Synthesis期刊主编Alison Stoddart博士邀请，就酶促生物合成高值化合物为主题撰写领域综述。

文章首先总结了常见的酶工程改造手段，重点评述了以组合活性中心饱和突变（combinatorial active-site saturation test）、迭代饱和突变（iterative saturation mutagenesis）以及聚焦特异位点迭代突变（focused rational iterative site-specific mutagenesis）为代表的酶理性设计技术在提升酶催化性能尤其是在立体选择性改造方面的优势贡献。随后以8种常见工业酶为例，包括P450氧化酶、醇脱氢酶、Baeyer-Villiger单加氧酶、环氧水解酶、脂肪酶、糖基转移酶、转氨酶及萜类合酶，详细点评了酶工程在改造立体/区域选择性、提升催化活性、拓展酶催化空间等方面的研究进展。同时梳理探讨了工程酶催化合成医药中间体、天然食品香料和新型聚合物等50余种高值化合物的代表性研究工作。文章最后总结了酶改造方法学开发在有效解决天然酶活性低、工业环境下应用性能差等方面的重要性，并展望了酶工程技术在代谢工程、化酶逆合成分析、点击化学、人工智能等多学科交叉技术深度融合背景下的广泛应用前景。

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、天津市合成生物技术创新能力提升行动和中国科学院青年创新促进会等基金支持。文章近日已由Nature Synthesis期刊在线发表。中国科学院天津工业生物技术研究所/国家合成生物技术创新中心Reetz大师工作室的Manfred T. Reetz教授、曲戈副研究员及孙周通研究员为共同通讯作者。

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酶促生物合成高值化合物