中国科学院微生物研究所吴边研究员团队的文章“GRAPE-WEB: an automated computational redesign web server for improving protein thermostability已在mLife 正式发表。该研究团队基于GRAPE策略开发了GRAPE-WEB这一自动化计算平台（https://grape.wulab.xyz/），旨在通过结合多种计算方法，提升酶的热稳定性。研究发现，GRAPE-WEB通过设计、筛选和聚类稳定化突变位点，为蛋白质热稳定性优化提供了高效且易于使用的解决方案。 

蛋白质在工业应用中的稳定性往往无法满足需求，因此，科学家们一直致力于通过计算机辅助设计方法提升其热稳定性。传统的定向进化方法虽然有效，但成本高、耗时长，而GRAPE-WEB（https://grape.wulab.xyz/）则通过结合FoldX、Rosetta和ABACUS等计算工具，提供了一种高效、便捷的替代方案（图1）。该平台利用集成的混合方法减少了实验筛选的工作量，为研究人员提供了快速、准确的突变设计和筛选平台。

图1 GRAPE的计算流程

GRAPE-WEB的亮点在于其用户友好性，用户无需掌握深入的生物信息学知识，即可提交目标蛋白的序列或结构数据，快速获得潜在的稳定化突变位点。通过后期的结构分析和聚类，用户可以筛选出最佳的突变组合，从而大大提高了蛋白质热稳定性。例如，在PETase的案例中，GRAPE-WEB成功设计了一系列单点突变，经过筛选和聚类后，最终获得了一个热稳定性显著增强的突变体DuraPETase，其ΔTm值提高了31°C。此外，GRAPE-WEB也在其他酶的有机溶剂稳定性设计中展现了出色的效果，进一步证明了其在蛋白质工程中的广泛应用前景。

GRAPE-WEB的出现不仅为蛋白质热稳定性的提升提供了强大的计算支持，还通过简单易用的界面让非专家用户也能轻松操作。研究团队表示，未来将继续优化该平台，并结合更多前沿技术，推动蛋白质设计的自动化和智能化。

引用本论文：Sun J, Shi W, Xing Z, Fan G, Sun Q, Wu L, et al. GRAPE‐WEB: an automated computational redesign web server for improving protein thermostability. mLife. 2024;3:527–531. 

原文链接：

https://doi.org/10.1002/mlf2.12152

第一作者

孙瑨原  博士研究生

作者单位：中国科学院微生物研究所

作者简介：研究方向为蛋白质计算设计

通讯作者

吴边  研究员

作者单位：中国科学院微生物研究所

作者简介：博士，中国科学院微生物研究所研究员、博士生导师，国家重点研发计划合成生物学项目首席，获国家杰出青年基金资助。主要工作致力于生物催化相关的元件挖掘、机理解析、酶工程改造、合成设计等工作；解析了酶催化碳-氮成键反应的详细机理，并通过人工改造将其应用于生物大分子与生物小分子的精准合成与定向修饰。尤其是近年来，将蛋白质计算机设计的前沿方法引入酶工程的研究中，促进了复杂大分子结构设计的发展。在Nat. Catal.、Nat. Chem.Biol.、Nat. Commun.等国际主流学术刊物上发表论文数十篇。在此基础上构建出一系列化学品的生物合成途径，已有多肽药物酶法拼装、β-氨基酸生物合成、氮杂环类药物中间体顺次发酵等多项技术成功实现产业化应用。

通讯作者

崔颖璐  项目研究员

作者单位：中国科学院微生物研究所

作者简介：博士，中国科学院微生物研究所青年课题组PI、博士生导师，获国家优秀青年基金资助。主要研究方向为基于人工智能的微生物酶设计。近年来面向微生物碳、氮元素代谢途径中的重要酶，通过干湿结合体系，深入理解酶进化过程中的复杂规律，拓展其非天然催化功能，延伸微生物的物质转化能力。以第一和通讯作者（含共同）在Science、Nature Catalysis、Nature Communications、ACS Catalysis等高水平国际期刊发表论文20余篇。目前担任中国毒理学会计算毒理学专业委员会委员、中国化工学会生物化工专业委员会-青年学者工作委员会委员、Green Carbon期刊青年编委。

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期刊简介

mLife是由中国科学院主管、中国科学院微生物研究所主办（中国微生物学会为合作单位）的我国微生物学领域第一本综合性高起点英文期刊。mLife瞄准全球微生物学领域高水平科研成果和前沿进展，报道内容覆盖微生物学各个学科。mLife的办刊目标是打造微生物学领域综合性国际旗舰期刊。目前，mLife已被国内外重要数据库ESCI、PubMed Central、Scopus、CSCD、DOAJ、CAS等收录。2024年mLife首获影响因子4.6，位于微生物学领域Q1区。

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