酶工程化通过迭代循环产生突变体，在循环过程中主要有设计基因突变体库、合成蛋白，对突变体进行活性测试等主要步骤，而酶工程化的成功取决于执行这些步骤的技术。例如，对突变体进行活性测试主要的策略是平板筛选，因为它简单灵活，允许多种测量技术直接量化酶的产物。然而，微孔板筛选在可扩展性方面受到严重限制，每个周期只能测试数百个突变体。基于选择性、流式细胞仪和液滴微流体的筛选方法筛选通量可达到每个周期>107。然而，此方法的一个主要限制是，它不直接检测产品形成，需要二次分析将其与可检测读数相连，因此，缺乏一定的普遍性。为了提高筛选工程酶的能力，需要一种新的方法，将微孔板的通用性与微流体的可扩展性结合起来。近期，University of California, San Francisco的Adam R. Abate组报道了一种通用且可扩展的酶活性表征方法，该方法使用宿主细胞的代谢物作为生物传感器来推断产物的形成。
图片来源：Nat. Commun.
MALDI-MS已用于单细胞代谢组学和鉴定微生物中的酶产物。在该研究中，将MALDI-MS与打印液滴微流体（PDM）相结合，对包含1960个密码子改组的III型聚酮合酶半理性设计四位点突变体文库中所有突变体进行制备、打印和筛选。该酶来源于Gerbera hybrida G2PS1，负责乙酰辅酶A与两个丙二酰辅酶A分子的缩合以及随后三酮链的环化合成三乙酸内酯（TAL），而该酶的突变体可能催化合成新的产物6-乙酰基-4-羟基-2-吡喃酮（AHP）。
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因此，通过微质谱分析和打印液滴微流体技术，开发了一种感知产品形成、发现意外产品和绘制诱变效应图的通用方法。
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参考文献：Mapping enzyme catalysis with metabolic biosensing
Nat. Commun.
DOI: 10.1038/s41467-021-27185-9
原文作者：Linfeng Xu, Kai-Chun Chang, Emory M. Payne, Cyrus Modavi, LeqianLiu, Claire M. Palmer, Nannan Tao, Hal S. Alper, Robert T. Kennedy, Dale S. Cornett & Adam R. Abate✉
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