肝素酶I在臨床一線抗凝藥低分子肝素的制備以及一些診斷分析中具有重要應用。本成果鑒定發(fā)現(xiàn)了腸道菌（多形擬桿菌）來源的肝素酶I，并結(jié)合AI分析對其進行了進一步的理性進化，獲得了多個比目前產(chǎn)業(yè)化所用黃桿菌來源的肝素酶具有更高的活性和更強的穩(wěn)定性的酶分子，并建立了其高效可溶性基因工程表達工藝。目前，已獲得了3件授權(quán)發(fā)明專利。

與傳統(tǒng)肝素相比，低分子肝素具有更強的抗凝活性，但又很大程度地減小了出血的危險性，因此被廣泛應用于臨床抗凝治療中。目前，低分子肝素的制備主要是通過化學法，但存在環(huán)保風險大、產(chǎn)物活性易受影響等缺點。生物酶解法可以很好的克服這些問題。目前市場所用肝素酶主要源自肝素黃桿菌（Pedobacter heparinus），通過基因工程方法生產(chǎn)，但其產(chǎn)量、酶活及穩(wěn)定性均不甚理想，因此嚴重限制了酶法制備在低分子肝素生產(chǎn)中的應用（目前主要是亭扎肝素等品種使用酶解法）。

在國家重點研發(fā)計劃、863等項目支持下，本研究通過基因工程技術(shù)，在人體腸道有益菌——多形擬桿菌（Bacteroides thetaiotaomicron）中鑒定并克隆了與肝素黃桿菌肝素酶具有較高同源性的新的肝素酶I基因（Bt-HepI），構(gòu)建了其重組大腸桿菌生產(chǎn)菌株，確定了酶學性質(zhì)，證實該肝素酶具有和工業(yè)所用肝素黃桿菌肝素酶I（Ph-HepI）相同的催化活性，但可溶性表達特性則顯著優(yōu)于Ph-HepI，比酶活是pH-HepI的2.05倍。在此基礎上，我們進一步結(jié)合AI工具、應用分子動力學模擬技術(shù)對構(gòu)效關系建議分析后，對酶分子進行了理性分子改造，使重組酶的可溶性表達量和熱穩(wěn)定性均顯著提升（50℃半衰期進一步提升到野生型Bt-HepI的2.14倍）。進而，優(yōu)化確定了工程菌表達的最佳條件，5 L發(fā)酵罐的酶活產(chǎn)量可達3.94×105 IU/L。

本成果的產(chǎn)量、活性及穩(wěn)定性均高于目前工業(yè)用同類產(chǎn)品，且來源安全可靠，將在抗凝藥物低分子肝素的制備、分析等領域具有很好的應用前景。低分子肝素相關藥物的全球市場已超過130億美元,且繼續(xù)以年均10%左右的速度在增長。因此，本成果將具有非常好的社會經(jīng)濟價值。

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