進(jìn)化在自然界中每天都在發(fā)生建強保護，從未停止，由自然選擇壓力進(jìn)行篩選生產效率，往往需要漫長的時(shí)間使命責任。近代生物學(xué)的發(fā)展使人們認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)進(jìn)化大多是由于某些點(diǎn)突變或修飾的積累而形成的。2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者弗朗西斯.阿諾德使用，其*提出了酶的定向進(jìn)化理論而獲此殊榮合規意識。
2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主
蛋白質(zhì)定向進(jìn)化技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于酶分子改造有效性，以改變酶分子的活性和催化效率創新內容，改善底物的選擇性機遇與挑戰、pH和溫度的耐受性等方面，也可以應(yīng)用于改善代謝途徑善於監督、優(yōu)化代謝網(wǎng)絡(luò)等集成技術，在蛋白質(zhì)工程、代謝工程和合成生物學(xué)領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用更合理。
蛋白質(zhì)定向進(jìn)化策略
根據(jù)原理的不同適應能力，可以主要分為三種策略，隨機(jī)進(jìn)化應用的因素之一、理性進(jìn)化解決，和介于兩者之間的半理性進(jìn)化。這三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)敢於監督，其中隨機(jī)進(jìn)化的多樣性*，但樣本量巨大結構，篩選困難重要的作用，常使用易錯(cuò)PCR、DNA Shuffling等技術(shù)規模最大；理性進(jìn)化穩中求進，借助于軟件建模，進(jìn)行分子對(duì)接等模擬實(shí)驗(yàn)最深厚的底氣，減少了篩選的工作量協同控製，但往往得到的蛋白質(zhì)活性不高；半理性進(jìn)化品質，根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行同源建模利用好，對(duì)特定位點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)飽和突變的方式，縮小突變文庫解決問題，提高陽性突變率系列。
蛋白質(zhì)定向進(jìn)化策略及方法[1]
除了理性設(shè)計(jì)突變外，其他兩種進(jìn)化策略所產(chǎn)生的突變庫都需要大量的篩選工作相互配合，依靠人工進(jìn)行篩選慢體驗，每天重復(fù)性的機(jī)械操作讓實(shí)驗(yàn)員感到乏味，巨大的工作量和數(shù)據(jù)量讓項(xiàng)目經(jīng)理感到崩潰智能化，時(shí)間和資金的耗費(fèi)讓老板難以面對(duì)科技實力。
高通量自動(dòng)化篩選加速進(jìn)化過程
想要快速從成千上萬的蛋白質(zhì)中篩選出陽性突變，短時(shí)間內(nèi)完成漫長的自然篩選過程建設，依靠人工篩選在此基礎上，需要耗費(fèi)大量人力，并且人員之間的操作誤差無法避免極致用戶體驗，無法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化提供有力支撐，導(dǎo)致結(jié)果無法*相互比對(duì)應用，丟失一些陽性突變。
以自動(dòng)化液體處理工作站為核心的自動(dòng)化系統(tǒng)品率，逐漸成為酶定向進(jìn)化中對(duì)突變文庫進(jìn)行高通量篩選的*相貫通。自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)突變文庫篩選的自動(dòng)化、高效化創造更多、標(biāo)準(zhǔn)化宣講活動，提高實(shí)驗(yàn)通量及效率，縮短酶定向進(jìn)化過程的篩選周期工藝技術。
以大腸桿菌為表達(dá)宿主效率，隨機(jī)進(jìn)化的策略進(jìn)行酶定向進(jìn)化為例。
以大腸桿菌為宿主的酶定向進(jìn)化流程示意圖
在上述流程中近年來，主要以自動(dòng)化液體處理工作站為核心講道理，進(jìn)行大量的液體處理，整合克隆挑選機(jī)器人解決人工挑選的限速步驟技術先進，以及培養(yǎng)箱更多的合作機會、酶標(biāo)儀、離心機(jī)認為、封膜機(jī)服務好、撕膜機(jī)等設(shè)備，協(xié)同配合自動(dòng)化完成整個(gè)流程反應能力。
Biomek i7自動(dòng)化液體處理工作站及Qpix系列高通量微生物克隆篩選系統(tǒng)
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展共謀發展，流式細(xì)胞技術(shù)也被應(yīng)用于突變文庫的篩選之中，利用分選型流式細(xì)胞儀進(jìn)行突變文庫的初篩結構重塑，不僅通量高聽得懂、速度快，還可以根據(jù)熒光信號(hào)強(qiáng)度將細(xì)胞分選至96孔板先進水平、384孔板甚至是1536孔板中便利性，進(jìn)行培養(yǎng)和第二輪篩選。
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*本文涉及的內(nèi)容與產(chǎn)品僅用于科研和工業(yè)主動性，不用于臨床診斷。
參考文獻(xiàn)：
王曉玥, 王白云, 王智文, 陳濤, 趙學(xué)明等. 蛋白質(zhì)定向進(jìn)化的研究進(jìn)展. 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展. 2015, 42(2): 123-131.
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