Team name
Jerry123
Encoding enzymesintelligent functional-enzyme compilation在系统压力与环境压力下寻找较优功能酶
天津科技大学生物工程学院T3 生物制造
Project title
Encoding enzymesintelligent functional-enzyme compilation
T3 生物制造关键酶保守位点候选位点突变实验
天津科技大学 Jerry123 提出了一个可检验假设：理想蛋白质是一个分段函数，由功能、结构、环境与系统共同决定；不同段之间存在「间断点」。
- Team name
- Jerry123
- Institution
- 天津科技大学生物工程学院
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队伍口号
“自根而生树，由天而成花 ”
项目背景
随机突变与理性设计的局限
随机突变需要构建并逐一检测数万至数十万个突变体。该方法实验成本高，且有效突变比例较低。理性设计根据已知结构和作用机理选择突变位点。理性设计依赖已解析的蛋白结构与明确机理，而多数目标酶缺少这些前提。两条路都堵着。项目团队因此决定换一个出发点。
研究路径
从进化数据推导酶设计规则
项目利用进化数据推导蛋白功能、结构与环境之间的关系。同功能酶的进化保守性与环境适应差异为位点筛选提供数据基础。项目在自建 bioJ 平台上整合 3000 多种细菌的培养数据、基因组信息与蛋白结构，形成自动化分析流程。培养条件、基因组与蛋白结构数据用于分析环境与酶序列特征的关联。
- 数据规模
- 3000+ 种细菌
- 分析平台
- 自建 bioJ
- 环境维度
- 离子、元素、代谢物、pH、温度
项目过程
项目推进与验证路径
- 01
阶段 1
功能、结构与环境的分段函数假设
项目假设理想蛋白质可描述为由功能、结构、环境和系统共同决定的分段函数。函数包含功能、结构、环境与系统四类变量。分段的依据：有些位点主要由结构和环境来决定，一些主要由功能来决定，这是两段函数。左预测极限和右预测极限，若是不同，则代表其为间断点。不同位点分别受结构稳定性、环境适应性和功能约束影响。在两类位点的交界处，会出现「间断点」 —— 从左边推过去和从右边推过来，答案不一样。间断点用于定位蛋白序列中约束关系发生变化的位置。 - 02
阶段 2
高保守位点的实验验证设计
项目选择半胱氨酸合成这条通路，选用其中一个关键酶作为研究靶点。选择依据是：18 万多条同源序列里，99% 都是同一个氨基酸，用于检验高保守位点的功能约束。 - 03
阶段 3
五层环境因素筛选
环境因素被拆分为可独立分析的维度。筛选按离子、元素、代谢物、pH 与温度五个维度分层进行。每张图上，一个点是一个物种或培养条件，横轴是加权组合后的组间距离。分层的意义在于可归因。分层分析用于区分温度、pH 等环境因素对位点特征的独立贡献。支撑这些的底层数据也在图里：培养基相似度的累积分布覆盖 499 个物种、850 对培养基，均值 0.8045。
项目证据
项目图表与方法记录
团队协作
计算、实验与候选复核记录
故事节点
项目过程与团队记录
序列疏水性与温度关联分析
序列层分析包括疏水性分布与温度关联。一张是沿序列位置的疏水性分布，蓝红两色标出显著与不显著的位点；另一张是温度与疏水性关联随位置的变化 —— 每个点是一个位点，纵轴是该位点上温度与疏水性的关联强度。两类区段交界的地方，构成假设中的「间断点」。这些图目前还是在做统计关联，离「证明某个 99% 保守的位点可以改」还有距离。这些关联分析将理论假设转化为可实验检验的位点。
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