細胞色素P450酶在幾乎所有生物體中普遍存在，在工業生物領域被譽為“萬能催化劑”。設計新功能的P450酶能夠拓寬P450酶的應用范圍，但面臨著挑戰。中國科學院天津工業生物技術研究所研究員江會鋒帶領的新酶設計團隊，通過解析P450酶黃酮6位羥化酶的口袋設計原則，開發了基于擴散模型和口袋設計原則的P450酶從頭設計方法P450Diffusion。該研究剖析了P450酶進化過程中新功能的起源機制，提出了P450酶底物結合的“三點固定原則”，并通過P450Diffusion生成了比自然界P450酶活性更好、穩定性更高的新酶。相較于天然黃酮6位羥化酶，新酶的催化能力提升了1.3至3.5倍。該研究在深度學習擴散模型的框架下，結合P450酶的海量序列數據以及P450酶的口袋設計原則，為新功能P450酶設計提供了新思路。未來，這一方法有望在生物工程和工業催化等領域發揮作用，并推動新型酶的開發和應用。相關研究成果發表在Research上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金、天津市合成生物技術創新能力提升行動專項等的支持。該工作由天津工生所和北京大學合作完成。論文鏈接基于擴散模型和口袋設計原則的P450酶從頭設計方法P450Diffusion