返回参赛队伍队伍名称MyGo!!!糖醇氧化酶挖掘祖先序列重构与表达验证用祖先序列重构与 AI 结构筛选,挖掘能高效氧化混合糖的远古糖醇氧化酶华南理工大学生物科学与工程学院T3 生物制造 项目名称糖醇氧化酶挖掘祖先序列重构与表达验证T3 生物制造祖先糖醇氧化酶酶活与预测秸秆水解液里的木糖,天然酶啃不动。华南理工大学 MyGo!!! 队的办法有点绕:先用祖先序列重构「复活」古代的糖醇氧化酶,用自己训练的模型从十几条候选祖先里挑出最有活性的,再把它们当探针,去数百万个蛋白结构里做形状相似性搜索 —— 找那些结构像、但序列完全不像的现代酶。队伍名称MyGo!!!所属院校华南理工大学生物科学与工程学院参赛队伍相关影像仅用于赛事展示与报道,肖像权归本人所有。如对肖像使用存在异议,请通过 联系我们 向组委会反馈,我们将核实情况并作相应处理。展开更多项目内容队伍口号“希望本次赛事圆满成功! ”项目背景被浪费掉的那一半糖农林废弃物里的木质纤维素,水解之后是一锅混合糖 —— 葡萄糖之外,还有相当比例的木糖。木质纤维素水解液中的木糖、葡萄糖难以被天然酶氧化,导致转化效率低下。目前对木质纤维素的利用并不完善,有大量的木糖被浪费了。于是目标很清楚 —— 找到一种对木糖有高活性的糖醇氧化酶。难点在于「找」。天然酶库里翻不到合适的,而定向进化又要从一个已有的起点慢慢爬。项目过程项目推进与验证路径01阶段 1先把祖先请回来祖先序列重构(ancestral sequence reconstruction)是一个反直觉但成熟的想法:把现存的一大批同源序列排成进化树,沿着树往根部推,把祖先节点上「最可能的那条氨基酸序列」算出来 —— 然后把它合成出来,看看它是什么样。那张环形进化树,就是这一步的样子:几百条现代序列沿着圆周排开,枝条向中心收拢。这样做的理由不是怀旧。复活出来的古代酶常常比现代同类更耐热、底物谱更宽 —— 因为它们诞生在一个还没有被高度特化的年代。对「同时啃得动木糖和葡萄糖」这种需求来说,这正是想要的性质。项目采用:通过进化分析复活古代糖醇氧化酶的氨基酸序列,再用自主训练的 AI 模型,从十多个候选祖先中精准筛选出活性最高的几条。02阶段 2从零搭出的祖先酶预测界面团队成员并非计算机专业,依照公开教材从零搭建并训练模型,最终做出祖先酶活性预测 GUI。界面可输入 FASTA、选择底物,并列出候选祖先序列的长度、预测值和综合排名。03阶段 3把活性取对数,模型才看得见差别模型初期对部分单点突变的响应不够敏感。团队判断这可能与活性数值尺度较小有关,随后对目标值进行对数变换并继续调试模型。04阶段 4以古酶为探针,去搜现代的同类项目最后一步,是这套方法真正的野心所在。项目采用:以这些高性能的古代酶为探针,在包含数百万蛋白质结构的数据库中进行形状相似性搜索,挖掘出结构相似但序列不同的现代新型酶。传统的同源搜索靠序列相似度 —— 序列差得远,就找不到。但酶的功能由结构决定,而结构比序列保守得多:两条序列一致性可能不到 20%,折叠却几乎重合。用结构去搜,能捞到序列比对完全够不着的那一批。祖先酶在这里扮演的角色因此变了 —— 它不只是候选,更是一把钥匙:先用它在结构空间里定位到那个有用的折叠,再顺着这个折叠去现代蛋白里找现成的、更好表达的同类。这样已经成功发现了一批能高效氧化混合糖的酶蛋白。项目证据项目图表与方法记录酶活显色样品不同颜色的样品管记录酶活反应结果,用于比较候选祖先酶对目标底物的响应。祖先序列重构的进化树环形进化树整理现代同源序列之间的亲缘关系,为推断祖先糖醇氧化酶序列提供计算起点。活性预测模型训练屏幕记录模型训练过程;团队使用对数变换处理活性数值,增强不同样本之间的可辨差异。团队协作计算、实验与候选复核记录实验器皿灭菌准备包扎并标记的玻璃器皿等待灭菌,作为候选酶实验验证前的准备记录。祖先酶活性预测工具界面支持导入 FASTA、选择底物并查看候选祖先序列排名,将模型输出整理成可复核的筛选结果。模型运行终端终端窗口记录模型运行过程,用于检查数据处理与训练任务是否按预定步骤执行。计算结果共同复核团队对照电脑输出与纸面记录,复核候选序列排序和后续实验顺序。队伍影像 05:29
项目名称糖醇氧化酶挖掘祖先序列重构与表达验证T3 生物制造祖先糖醇氧化酶酶活与预测秸秆水解液里的木糖,天然酶啃不动。华南理工大学 MyGo!!! 队的办法有点绕:先用祖先序列重构「复活」古代的糖醇氧化酶,用自己训练的模型从十几条候选祖先里挑出最有活性的,再把它们当探针,去数百万个蛋白结构里做形状相似性搜索 —— 找那些结构像、但序列完全不像的现代酶。队伍名称MyGo!!!所属院校华南理工大学生物科学与工程学院