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摘要：酶以极高的选择性催化化学转化。通过定向进化，我们可以重新编程酶以应用于生物催化和医学。在第一部分中，我将讨论我的工作，即发现、表征和设计卤化未活化 Csp3—H 键的 FeII/α-酮戊二酸依赖性酶。我解决了一种新型赖氨酸卤化酶 (BesD) 的厌氧晶体结构，发现了能够形成九种新氯化氨基酸的同源物，并开发了酶级联以产生氯化杂环、二胺、酮酸和肽。通过结构研究和高通量筛选，我研究了该酶家族中区域选择性和催化选择性的机制基础，并利用由此获得的见解来设计羟化酶以进行卤化，其活性和选择性与天然卤化酶相当。在第二个故事中，我通过定向进化开发了新型胞嘧啶碱基编辑器 (CBE)。碱基编辑器由可编程的 DNA 结合蛋白（如催化受损的 Cas9）组成，与脱氨酶融合，可实现基因组中靶位点的精确核苷酸变化。将 C•G 碱基对转化为 T•A 的 CBE 通常比其腺嘌呤碱基编辑器 (ABE) 更大，并且具有更多不良的脱靶编辑。为了开发一类保留 ABE 有利特性的新型 CBE，我使用连续蛋白质进化来进化 ABE，以便在治疗相关位点和细胞类型内进行高效的胞嘧啶碱基编辑。这些新进化的碱基编辑器克服了现有 CBE 的几个局限性，并展示了蛋白质进化在应对生物技术挑战方面的力量。
Monica Neugebauer 博士
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