近日，基因中心作物品質控製與多組學技術創新團隊在國際學術期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry（中科院農林科學一區top，IF=6.2）發表了題為“Conformational Dynamics-Driven Engineering of Nanobody Biosensor for Enhanced Detection of Ochratoxin A”的研究論文。基因中心吳紹文副研究員、聯合培養研究生胥錦濤、深圳灣實驗室占鈴鵬博士、聯合培養研究生莫華連為論文共同第一作者，基因中心晏石娟研究員和深圳灣實驗室王冠博研究員為論文共同通訊作者。

　　納米抗體（Nanobodies）作為一類具有體積小、穩定性高及易於進行基因改造等優勢的分子識別元件，在食品安全檢測和環境監測中發揮著變革性的作用。然而，目前納米抗體與小分子配體結合過程中的構象動態關係仍未被充分理解，成為了通過蛋白質理性設計開發高效生物傳感器的關鍵瓶頸。針對這一瓶頸，研究團隊提出了一種整合計算建模與實驗驗證的構象動力學驅動的蛋白質設計新策略。以構建了抗赭曲黴毒素A（OTA）納米抗體NB28作為應用案例，首先基於人工智能蛋白質結構預測工具AlphaFold2構建其高可信度三維模型。隨後整合多軌跡、長時間分子動力學模擬、離子淌度遷移質譜（IM-MS）和碰撞誘導解折疊等實驗和計算方法，深度解析其配體識別的動態機製。研究發現，OTA結合穩定了納米抗體結構，還誘導其構象向更伸展的狀態轉變。基於這些動態機製，利用虛擬飽和突變等計算方法進行蛋白質理性設計，成功工程化改造出一種高性能突變體。這一構象動力學驅動的蛋白質工程方法，能夠為合成生物學領域中高親和力識別元件的創製提供底層技術支撐，有望加速下一代智能檢測係統在精準農業、食品安全及生物製造等關鍵領域的應用。

　　該研究得到廣東省重點研發計劃-綠色生物製造專項、必威betways “傑出青年”、國家自然科學基金等項目的資助。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5c10020