近日，我校生物工程学院周哲敏教授和聂尧教授合作在国际权威期刊《Biotechnology Advances》上发表了题为《Loop engineering in enzymes from structure to function: Mechanisms, methodologies, and engineering strategies》的综述论文。该论文系统性地总结了酶分子中环区（Loop）的结构功能、构象动力学机制、实验与计算方法以及工程策略，为理性设计高性能酶催化剂提供了重要理论支撑和技术路径。
在生物技术领域，酶作为生物催化剂，在生物制造、食品加工、医药合成等领域具有广泛应用。环区作为连接α-螺旋和β-折叠的柔性区域，虽不具备规整二级结构，却在酶的催化活性、底物特异性、环境适应性及变构调控中发挥关键作用。该综述首次从“结构—动态—功能”多维度系统梳理了环区的研究进展，涵盖其生理功能、分子机制、分析方法及工程策略，填补了该领域系统性综述的空白。
文章重点阐述了环区在调节催化活性、决定反应特异性、环境适应（如pH、温度、溶剂耐受）以及信号响应等方面的多功能性；总结了实验技术（如X射线晶体学、冷冻电镜、核磁共振、氢氘交换质谱等）和计算方法（如Rosetta、AlphaFold2、分子动力学模拟等）在环区研究中的应用与局限；并系统评述了定点突变、定向进化、理性设计等环区工程策略及其在酶性能优化中的成功案例。
该综述突出强调了环区构象动态性在酶功能调控中的核心作用，并指出未来研究应整合实验与计算手段，发展动态构象解析与人工智能辅助设计相结合的新方法，推动酶工程向“可编程设计”方向发展。该研究成果或将显著促进对酶结构与功能关系的理解，为工业酶制剂的开发与优化提供重要参考，有助于推动绿色生物制造和合成生物学的发展。
我校周哲敏教授和聂尧教授为论文共同通讯作者，2022级博士生宋晨硕为第一作者。该研究得到了国家重点研发计划（2023YFA0914500）、国家自然科学基金（32201034）、中央高校基本科研业务费（JUSRP124019）等项目的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0734975025002022
图文摘要
