工业发酵应用通常需要在苛刻条件下（如极高的温度或极端pH下）表现出高稳定性和活性的酶。然而，天然酶的蛋白质工程改造以提高稳定性通常会导致其催化活性的损失，反之亦然，即所谓的活性稳定性权衡。

近日，江南大学的许菲教授、厦门大学曹泽星教授和清华大学的范仕龙博士合作开发了一种创新的双重聚焦计算方法，以同时提高中温有机磷降解酶—甲基对硫磷水解酶（MPH）的热稳定性和催化活性，并通过其作为概念验证展示了该方法的可行性。

首先对 MPH 中的每个位点氨基酸构建了一个物理特性库，然后通过层次聚类算法筛选热点突变位点。随后使用多种算法进行计算机筛选，并通过连续迭代组合突变，最终开发出复合突变体 MPHase-m5b。该突变体的热变性中点温度（Tm）相比较野生型酶显著提高了13.3℃，并且在广泛的温度范围内催化活性提高了4.2倍。

此外通过蛋白质晶体学、分子动力学（MD）模拟和量子力学/分子力学（QM/MM）分析揭示了突变体 MPHase-m5b比野生型酶更加刚性的表面外壳结构，并且具有更宽的活性位点入口，使底物更加容易进入。因此，该研究为开发更有效强大的工业应用生物催化剂提供了一个合理的设计框架。