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5-羟甲基糠醛（HMF）酶促氧化为2,5-呋喃二甲酸（FDCA）是可持续生产聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）的关键步骤，但5-甲酰基-2-呋喃甲酸（FFCA）最终氧化为FDCA仍是其工业应用的主要瓶颈。尽管羟甲基糠醛氧化酶（HMFO）能够催化这一转化，但具有高FFCA氧化活性的天然酶仍未得到充分探索。在本研究中，我们开展了迭代式计算生物勘探，通过识别具有增强的限速反应活性的天然HMFO，推动该反应的催化效率提升。 经过连续四轮筛选，计算工作流程由较为保守的基于同源性的筛选，逐步发展为机器学习辅助的大规模序列挖掘；每一轮迭代均根据分子模拟和实验表征所揭示的主要局限性进行重新设计。这一自适应策略发现了若干种FFCA氧化活性显著提高的天然HMFO，其中一些候选酶在所测试条件下的表现已接近工程化基准酶8BxHMFO。除鉴定出具有应用前景的生物催化剂外，本研究还展示了持续整合计算预测与实验反馈对于优化酶发现流程的价值，并为未来模拟指导的生物勘探工作如何平衡催化性能优先级、序列多样性、可开发性与计算可扩展性提供了实践性见解。
结合分子模拟与机器学习的羟甲基糠醛氧化酶迭代计算生物勘探 | bioRxiv
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# 结合分子模拟与机器学习的羟甲基糠醛氧化酶迭代计算生物勘探
查看 ORCID 个人资料 Ruben Muñoz-Tafalla
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doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.29.755274
Ruben Muñoz-Tafalla 1 巴塞罗那超级计算中心；
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发布于2026年10月5日。
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结合分子模拟与机器学习的羟甲基糠醛氧化酶迭代计算生物勘探
Ruben Muñoz-Tafalla
， Mireia Martinez-Sugrañes
， Juan Carro
， Sergi Rodà
， Martin Floor
， Francisco J Ruiz-Dueñas
， Victor Guallar
bioRxiv 2026.09.29.755274； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.29.755274
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结合分子模拟与机器学习的羟甲基糠醛氧化酶迭代计算生物勘探
Ruben Muñoz-Tafalla
， Mireia Martinez-Sugrañes
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， Sergi Rodà
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， Francisco J Ruiz-Dueñas
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bioRxiv 2026.09.29.755274； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.29.755274
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.29.755274v1?rss=1
🏷️ 酶工程 机器学习辅助生物勘探 分子模拟 羟甲基糠醛氧化酶 生物催化 序列挖掘
来源出处
结合分子模拟与机器学习对羟甲基糠醛氧化酶进行迭代式计算机辅助生物勘探
https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.29.755274v1?rss=1