在地球上生命出现的关键是未进化的氨基酸序列成为生物催化剂。然而，数十亿年的进化将复杂的现代酶与简单的早期祖先区分开来。为了探索未进化的序列如何开发新的功能，University of Cambridge的Florian Hollfelder和Princeton University的Michael H. Hecht合作，使用超高通量液滴微流体在基于从头设计的4-螺旋束的超过一百万个序列的文库中筛选磷酸酯酶活性。

图片来源：Nat. Chem.

通过高通量测序技术对筛选结果进行表征，结果表明，磷酸酯酶功能的获得涉及序列空间的大跳跃，筛选结果富集了去除>40%蛋白质链截短的蛋白。

图片来源：Nat. Chem.

随后，对具有催化活性的截短蛋白进行生物物理表征，结果表明，该截短蛋白二聚化为α-螺旋结构，其催化功能的获得伴随着结构动力学的增强。磷酸二酯酶是一种锰依赖性金属酶，可水解一系列磷酸二酯。其中，它对环状AMP最具活性，速率加速约10⁹，催化能力>10¹⁴ M⁻¹，这种强大的催化功能的获得相当于数十亿年的进化。

图片来源：Nat. Chem.

原文标题：Selection of a promiscuous minimalist cAMP phosphodiesterase from a library of de novo designed proteins

原文作者：J. David Schnettler, Michael S. Wang, Maximilian Gantz, H. Adrian Bunzel, Christina Karas, Florian Hollfelder & Michael H. Hecht

https://doi.org/10.1038/s41557-024-01490-4