酶催化所用“反应口袋”并非是完全静态的，传统锁匙模型只能解释部分酶催化反应过程。针对多数酶催化反应，底物进入、产物释放，及反应构象在过程中的占比，取决于反应口袋入口或者通道中间狭窄处的“门控残基”。而传统酶工程关注点集中在活性口袋中或者附近残基，对于远离活性口袋的门控，或者能间接影响门控关合频率和程度的协同残基关注较少。

  近日，浙江大学医学院基础医学院微生物系、浙大医学院附二医院综合ICU王健博研究员团队联合暨南大学张志民教授团队、湖南大学闫琪鹏博士在Nature Communications在线发表题为Creating highly active fluoroacetate dehalogenases via gate-based synergetic chain design的研究论文。该研究通过晶体结构解析以及计算模拟的方法，发掘了一条基于关键门控残基的动态调控单元。通过结构解析、分子动力学模拟、最短路径图谱分析以及定点/饱和突变，研究团队重构了该协同控制链，所获突变体显著提升了催化能力。更重要的是，基于该策略，研究团队进一步对序列相似性较低的同源酶进行理性设计，同样达到了预期活性提升的效果。研究团队进一步将优化酶用于手性 α-氟代和 α-羟基羧酸的合成，最高实现 TON > 3.7 × 10⁶，并结合酶固定化的方式完成了具有药物中间体价值产物的十克级制备。

  基于门控残基的协同链工程

  该研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划，中央高校基本科研专项基金以及广东省基础与应用基础研究重大项目的支持。研究生王翠珍、黄慧思、胡志辉、高龙威、林芷乔为论文共同第一作者，王健博教授、张志民教授 、闫琪鹏博士为论文通讯作者。