杨广宇：基于单细胞超高通量筛选的酶基因快速定向进化

　　杨广宇，上海交通大学研究员。报告题目：基于单细胞超高通量筛选的酶基因快速定向进化。内容摘要：应用合成生物学构建高效的人工生物催化体系需要具有理想功能的酶，定向进化是人工优化和塑造酶功能的重要途径，但其效率受限于对突变库进行高通量筛选。近年来，我们使用直径仅有几微米的微液滴作为微型酶反应器，发展了基于荧光激活微液滴分选（Fluorescence-activateddropletsorting，FADS)的超高通量筛选系统，可以在流式细胞仪或微流控芯片上以极高的速度对酶活性进行定量分析与筛选。针对FADS对荧光底物的特殊要求，我们提出了荧光液滴捕获（Fluorescence droplet entrapment，FDE）底物设计原则，并针对一系列重要工业酶合成了FADS专用荧光探针。近期，我们建立了首个可直接对酶底物选择性、立体选择性等复杂性质进行筛选的双通道微流控液滴分选系统(Dual-channelmicrofluidic droplet screening,DMDS)，该系统将液滴检测和筛选部件集成在一块微流控芯片上，能够以1300个克隆/秒的高速度同时对两种荧光信号进行检测。利用DMDS系统，我们对布洛芬酯酶进行了5轮定向进化，从近500万个随机突变体中筛选获得了立体选择性提高700倍的突变酶，展示了这一体系在酶功能优化方面的能力。目前我们正在通过设计新的荧光底物、构建多酶级联荧光检测系统等手段，进一步扩展FADS筛选体系的应用范围，以期它在酶工程、代谢工程、合成生物学等领域发挥更大作用。