2000- 2001 ........................................................................................................................................................................................2000- 2001 ........................................................................................................................................................................................
2 加州理工学院化学与化学工程部,加利福尼亚州帕萨迪纳 91125,美国 3 加州理工学院工程与应用科学部,加利福尼亚州帕萨迪纳 91125,美国 4 现地址:默克公司,南旧金山,加利福尼亚州 94080 5 现地址:苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系,Schanzenstrasse 44,4056 Basel 6 主要联系人* 通讯作者:Frances H. Arnold,frances@cheme.caltech.edu Yisong Yue,yyue@caltech.edu 摘要 各种机器学习辅助定向进化 (MLDE) 策略已被证明能比典型的湿实验室定向进化方法更有效地识别高适应度蛋白质变体。然而,对影响 MLDE 在不同蛋白质中表现的因素的了解有限,阻碍了湿实验室活动的最佳策略选择。为了解决这个问题,我们系统地分析了多种 MLDE 策略,包括使用六种不同的零样本预测因子的主动学习和集中训练,涵盖 16 种不同的蛋白质适应度景观。通过用六个属性量化景观导航能力,我们发现 MLDE 在定向进化更具挑战性的景观上提供了更大的优势,尤其是当集中训练与主动学习相结合时。尽管不同景观的优势程度各不相同,但利用不同的进化、结构和稳定性知识来源的零样本预测因子的集中训练在结合相互作用和酶活性方面始终优于随机采样。我们的研究结果为选择蛋白质工程的 MLDE 策略提供了实用指南。关键词组合诱变、定向进化、上位性、适应度预测、机器学习、蛋白质工程、零样本预测因子
参考文献1 liu s和al。Clins Ress。2018; 24:2594-2604。 2 ms和al。 ESMO打开。 2021; 6(5):100260。 3 Gloccan 2022。 中国。 2024年10月。 4 Globoccan 2022。 肺癌 2024年10月。 5风扇H和Al。 BMJ Open 2015; 5:00941 6美国癌症协会。 肺癌资源。 2024年10月。 7 Zeng H和Al。 信仰的公众。 2021。 8 Pillai rn和Al。 癌症。 2017; 123:4099-1 9提供M,Al 癌症。 2019; 125:4380-7。 10 Hechtman J和Al。 细胞质病癌。 2019; 127(7):428-42018; 24:2594-2604。2 ms和al。ESMO打开。 2021; 6(5):100260。 3 Gloccan 2022。 中国。 2024年10月。 4 Globoccan 2022。 肺癌 2024年10月。 5风扇H和Al。 BMJ Open 2015; 5:00941 6美国癌症协会。 肺癌资源。 2024年10月。 7 Zeng H和Al。 信仰的公众。 2021。 8 Pillai rn和Al。 癌症。 2017; 123:4099-1 9提供M,Al 癌症。 2019; 125:4380-7。 10 Hechtman J和Al。 细胞质病癌。 2019; 127(7):428-4ESMO打开。2021; 6(5):100260。3 Gloccan 2022。中国。 2024年10月。 4 Globoccan 2022。 肺癌 2024年10月。 5风扇H和Al。 BMJ Open 2015; 5:00941 6美国癌症协会。 肺癌资源。 2024年10月。 7 Zeng H和Al。 信仰的公众。 2021。 8 Pillai rn和Al。 癌症。 2017; 123:4099-1 9提供M,Al 癌症。 2019; 125:4380-7。 10 Hechtman J和Al。 细胞质病癌。 2019; 127(7):428-4中国。2024年10月。4 Globoccan 2022。肺癌 2024年10月。 5风扇H和Al。 BMJ Open 2015; 5:00941 6美国癌症协会。 肺癌资源。 2024年10月。 7 Zeng H和Al。 信仰的公众。 2021。 8 Pillai rn和Al。 癌症。 2017; 123:4099-1 9提供M,Al 癌症。 2019; 125:4380-7。 10 Hechtman J和Al。 细胞质病癌。 2019; 127(7):428-4肺癌2024年10月。5风扇H和Al。 BMJ Open 2015; 5:00941 6美国癌症协会。 肺癌资源。 2024年10月。 7 Zeng H和Al。 信仰的公众。 2021。 8 Pillai rn和Al。 癌症。 2017; 123:4099-1 9提供M,Al 癌症。 2019; 125:4380-7。 10 Hechtman J和Al。 细胞质病癌。 2019; 127(7):428-45风扇H和Al。BMJ Open2015; 5:009416美国癌症协会。 肺癌资源。 2024年10月。 7 Zeng H和Al。 信仰的公众。 2021。 8 Pillai rn和Al。 癌症。 2017; 123:4099-1 9提供M,Al 癌症。 2019; 125:4380-7。 10 Hechtman J和Al。 细胞质病癌。 2019; 127(7):428-46美国癌症协会。肺癌资源。2024年10月。7 Zeng H和Al。信仰的公众。2021。8 Pillai rn和Al。 癌症。 2017; 123:4099-1 9提供M,Al 癌症。 2019; 125:4380-7。 10 Hechtman J和Al。 细胞质病癌。 2019; 127(7):428-48 Pillai rn和Al。癌症。2017; 123:4099-19提供M,Al癌症。2019; 125:4380-7。 10 Hechtman J和Al。 细胞质病癌。 2019; 127(7):428-42019; 125:4380-7。10 Hechtman J和Al。细胞质病癌。2019; 127(7):428-4
抽象的遗传密码扩展(GCE)已通过实现非经典氨基酸(NCAA)的位点掺入到蛋白质中,已成为生物学的关键工具。GCE的中心是正交氨基酰基-TRNA合成酶(AARS)/tRNA对的开发,其中工程的AARS识别所选的NCAA并将其充电到解码空白密码子的TRNA(例如,琥珀终止密码子)。许多正交的AARS/tRNA对涵盖了广泛的NCAA,这是通过定向进化产生的,但是标准策略通过标准策略的新AARS/TRNA对的演变仍然是一个劳动密集型的过程,通常会产生AARS/TRNA对,并产生副最好的NCAA NCAA INCAA Incorpiesies。在这项研究中,我们提出了一种发展AARS的策略,该策略利用Orthorep来推动其在酵母中的连续超女。我们在8个独立的AARS进化运动中展示了我们的战略,从4个不同的AARS/tRNA父母开始,针对7个不同的NCAA。我们观察到了多种新型AARS的快速演变,能够将13个NCAA的整体范围纳入响应于琥珀色密码子的蛋白质中。一些进化的系统达到了琥珀色密码子指定的NCAA依赖性翻译的效率,可与酵母中有义务密码子指定的天然氨基酸翻译相当。此外,我们发现了一个令人惊讶的AAR,它演变为自我调节自己的表达,以更大程度地依赖NCAA进行翻译。这些发现证明了由Orthorep驱动的AARS进化平台支持GCE技术持续增长的潜力。
1. Yu, JH, Choi, YS, Shim, DS 和 Park, SH, Optics & Laser Technology, 2018, 106, pp.87-93. 2. Kanishka, K. 和 Acherjee, B., Journal of Manufacturing Processes, 2023, 89, pp.220-283.
等离子纳米结构经常用于创建具有多种光学效应的元整形面积。控制纳米结构的形状和定位是这种等离子跨面功能的关键。在光刻均值旁边,定向自组装是一条可行的途径,可在表面上以必要的精度在表面上创建等离子结构。在这里,提出了DNA折纸自组装和电子束光刻的组合方法,用于确定金纳米球在SIO 2表面上的定位。首先,DNA折纸结构与电子束图案的底物结合,然后通过DNA杂交连接到DNA折纸结构上定义的结合位点上的金纳米颗粒。然后使用溶胶 - 凝胶反应在DNA周围生长二氧化硅层,从而增加了自组装跨表面的稳定性。平均产量为74%的单金纳米球,位于确定位置,空间位置精度为9 nm。金纳米球二聚体和三聚体的速度分别为65%和60%。这种结构方法的适用性是通过制造的元张面积来证明的,其光学响应可以通过传入和散射光的极化来调节。
抽象的合成生物学和定向进化是现代生物技术的最前沿,为提高工业应用的酶催化效率提供了前所未有的机会。这项研究提供了这些领域的全面概述,首先是对合成生物学原理和定向进化的基本原理的介绍,强调了它们在改善酶性能方面的重要性。我们探讨了有向进化的各种方法,包括随机和位置定向的诱变技术和高通量筛选方法,这对于鉴定具有出色催化特性的变体至关重要。该研究还深入研究了彻底改变了定向进化的合成生物学工具,例如CRISPR/CAS系统,重组DNA技术和用于酶设计的计算工具。通过详细的案例研究,我们突出了这些方法在增强生物燃料生产,药物合成,食品行业应用和环境生物修复方面的成功应用。讨论扩展到酶工程的最新进展,展示了催化效率提高的显着成就以及合成生物学与定向进化的整合。我们还解决了该领域的挑战和局限性,包括技术障碍,可伸缩性问题和道德考虑。最后,我们概述了未来的观点,专注于基因组编辑和人工智能等新兴技术,这些技术具有进一步推进酶工程的潜力。这项研究以对合成生物学的未来和工业生物技术的指导进化的长期目标和意义的反思结束。关键词合成生物学;定向进化;酶催化效率;蛋白质工程;工业生物技术
抽象的合成生物学和定向进化是现代生物技术的最前沿,为提高工业应用的酶催化效率提供了前所未有的机会。这项研究提供了这些领域的全面概述,首先是对合成生物学原理和定向进化的基本原理的介绍,强调了它们在改善酶性能方面的重要性。我们探讨了有向进化的各种方法,包括随机和位置定向的诱变技术和高通量筛选方法,这对于鉴定具有出色催化特性的变体至关重要。该研究还深入研究了彻底改变了定向进化的合成生物学工具,例如CRISPR/CAS系统,重组DNA技术和用于酶设计的计算工具。通过详细的案例研究,我们突出了这些方法在增强生物燃料生产,药物合成,食品行业应用和环境生物修复方面的成功应用。讨论扩展到酶工程的最新进展,展示了催化效率提高的显着成就以及合成生物学与定向进化的整合。我们还解决了该领域的挑战和局限性,包括技术障碍,可伸缩性问题和道德考虑。最后,我们概述了未来的观点,专注于基因组编辑和人工智能等新兴技术,这些技术具有进一步推进酶工程的潜力。这项研究以对合成生物学的未来和工业生物技术的指导进化的长期目标和意义的反思结束。关键词合成生物学;定向进化;酶催化效率;蛋白质工程;工业生物技术
LOCUST 系统可根据个人需求进行高度配置。该系统的模块化设计允许用户定制适合其需求的解决方案,包括系统功能,例如激光武器功率水平、电池容量、外部传感器集成和热管理系统。LOCUST 的重点是以合理的价格最大限度地提高其对客户任务的价值。我们不断投资和升级我们的能力,以确保我们的系统在日益复杂的防空环境中可靠地应对各种威胁。这确保了 LOCUST 的能力随着每次更新而不断提高。
