Directed evolution of a cyclodipeptide synthase with new activities <i>via</i> label-free mass spectrometric screening

饱和突变 质谱法 定向进化 化学 突变体 高通量筛选 蛋白质工程 大肠杆菌 酶 工作流程 药物发现 计算生物学 组合化学 突变 ATP合酶 生物化学 色谱法 计算机科学 生物 基因 数据库
作者
Songya Zhang,Jing Zhu,Shuai Fan,Wenhao Xie,Zhaoyong Yang,Tong Si
出处
期刊:Chemical Science [Royal Society of Chemistry]
卷期号:13 (25): 7581-7586 被引量:2
标识
DOI:10.1039/d2sc01637k
摘要

Directed evolution is a powerful approach to engineer enzymes via iterative creation and screening of variant libraries. However, assay development for high-throughput mutant screening remains challenging, particularly for new catalytic activities. Mass spectrometry (MS) analysis is label-free and well suited for untargeted discovery of new enzyme products but is traditionally limited by slow speed. Here we report an automated workflow for directed evolution of new enzymatic activities via high-throughput library creation and label-free MS screening. For a proof of concept, we chose to engineer a cyclodipeptide synthase (CDPS) that synthesizes diketopiperazine (DKP) compounds with therapeutic potential. In recombinant Escherichia coli, site-saturation mutagenesis (SSM) and error-prone PCR (epPCR) libraries expressing CDPS mutants were automatically created and cultivated on an integrated work cell. Culture supernatants were then robotically processed for matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-ToF) MS analysis at a rate of 5 s per sample. The resulting mass spectral data were processed via custom computational algorithms, which performed a multivariant analysis of 108 theoretical mass-to-charge (m/z) values of 190 possible DKP molecules within a mass window of 115-373 Da. An F186L CDPS mutant was isolated to produce cyclo(l-Phe-l-Val), which is undetectable in the product profile of the wild-type enzyme. This robotic, label-free MS screening approach may be generally applicable to engineering other enzymes with new activities in high throughput.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
无极微光的应助被QULr采纳,获得20
刚刚
李健的小迷弟的应助被小鱼采纳,获得10
刚刚
刚刚
科研狗发布了新的文献求助30
1秒前
2秒前
勤奋幻柏完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
4秒前
一口一个发布了新的文献求助20
5秒前
忧郁忆枫发布了新的文献求助10
6秒前
大模型的应助被Forever采纳,获得10
6秒前
cui发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
niao发布了新的文献求助10
7秒前
完美世界的应助被小王梓采纳,获得10
7秒前
RNAPW完成签到,获得积分10
7秒前
bb发布了新的文献求助10
8秒前
搜集达人的应助被大萝卜采纳,获得10
9秒前
桥鲤梧桐发布了新的文献求助10
10秒前
白醋白的应助被dudu采纳,获得20
10秒前
爱笑的灵完成签到,获得积分20
11秒前
12秒前
skicular完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
lianxin完成签到 ,获得积分10
13秒前
niao完成签到,获得积分20
13秒前
14秒前
高兴的半山完成签到,获得积分10
14秒前
英俊的铭的应助被LV采纳,获得10
14秒前
彭彭发布了新的文献求助10
15秒前
yolo完成签到 ,获得积分10
15秒前
微笑发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
徐XU完成签到 ,获得积分10
16秒前
爱笑以松完成签到,获得积分10
16秒前
明亮的水杯完成签到,获得积分10
17秒前
脑洞疼的应助被姜江亿年采纳,获得10
17秒前
zhang发布了新的文献求助10
17秒前
香蕉觅云的应助被白羊采纳,获得10
17秒前
华无剑的应助被kuikui采纳,获得10
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8117294
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9523034
关于积分的说明 21542527
捐赠科研通 7695844
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3414142
关于科研通互助平台的介绍 2540335
邀请新用户注册赠送积分活动 2454135