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代替“自然选择”的“上帝之手”——酶的定向进化技术路线
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源自美国
专业的生物分析仪器公司
还记得2018年的诺贝化学奖得主是谁吗？创造酶定向进化的Frances H.Arnold和创造噬菌体展示技术的其他两位科学家。又是生物抢了化学的生意，明明是诺贝尔生物奖嘛。所以呢，我们来回炉一下生物化学课程——酶是生物体内高效催化化学反应的一类蛋白质，是自然界中的魔术师，通过氧化还原等反应形式把一种物质变成另一种物质。我们食品，医药，能源，环境，化工等各个产业都离不开它。不过自然界中的酶因其在稳定性、催化活力、选择性等方面的不足，难以满足工业生产的需求。FH Arnold就创造了一个“上帝之手”——酶定向进化技术，将自然界中的突变在实验室中加速，筛选更加稳定或催化性能更优的酶，以满足工业化生产的需求。
Frances H.Arnold
FH Arnold在本世纪初发了多篇文章，建立了在实验室里对酶进行定向进化的流程，我们以下面这篇文献为例，介绍她是如何开展酶的定向进化研究。
细胞色素P450单氧酶BM-3可以氧化脂肪酸、醇类和氨基化合物，但是对烷烃类化合物的催化性能较弱。在这个研究中，FH Arnold的团队通过定向进化改造该酶，从而提高其对烷烃类化合物的催化活性。通过两轮的定向进化改造，他们将野生型P450 BM-3对烷烃类的催化活力提高了四倍。
技术路线：
1）通过易错PCR技术引入突变从而获得突变库，随后将表达质粒转化至大肠杆菌中。待大肠杆菌在琼脂培养基上生长成克隆（菌落），
2）利用QPix将单克隆快速高效地转移至96深孔板，扩增培养
3）利用QPix转移至新的培养基中诱导表达
4）通过高通量的分析方法对酶活进行检测，从而筛选出酶活提升的克隆。
根据需要可以以该克隆（DNA序列）为对象开展多轮的定向进化直至获得满意的酶产物。
Frances H.Arnold团队定向进化改造P450 BM-3的实验流程
等等！你说的QPix系统什么鬼？为什么要用这个？因为突变的随机性，且绝大部分突变是有害的，所以需要提高筛选的基数和通量才能提高发现有利突变的概率。那就是几万个克隆起步的工作量了。手动挑取克隆不仅耗时，且挑取的准确性也随时间降低。而QPix微生物克隆筛选系统可以实现3000个克隆/小时的挑取速度和≥99%的挑取效率，为高通量筛选奠定基础。研究人员亦可以从简单重复的工作中解脱，将更多时间和精力用于选择体系或筛选方法的开发。Qpix视频介绍链接:QPix Video Updated 4.22.16.mp4（https://accapi.danahermail.com/seos/1132/mpd/ui0703201940d4d534c52942c3db2f56daa5884b0f）
QPix 400系列高通量微生物克隆筛选系统
除了挑取大肠杆菌外，QPix系统还可以挑取酵母，微藻，链霉菌、噬菌斑等一系列微生物。它的应用也不仅仅限于克隆挑取，还可以实现文库复制、文库重排、加样涂布、通量点样等功能，方便文库的管理或检测。
QPix 400系统的功能
2018年诺贝尔化学奖的另外一半颁发给了美国科学家George P.Smith和英国科学家George P.Winter以嘉奖两位在噬菌体展示技术上的贡献。QPix系统亦可助力噬菌体展示技术筛选抗体或肽段，请点这里。是不是应该给QPix一个诺贝尔特别贡献奖~~
QPix=Quick+Quality Pix，诺贝尔化学奖得主用它来创造了酶的上帝之手，也可以帮助创造新的工业微生物造福人类，详情请看这里。
QPix不只是一个机械手，而且是一个创造新物种的诺贝尔奖传说~~~~~
Frances H.Arnold发表的QPix系统应用于酶定向进化相关文献如下：
Glieder A,Farinas E T,Arnold F H.Laboratory evolution of a soluble,self-sufficient,highly active alkane hydroxylase[J].Nature biotechnology,2002,20(11):1135.
Farinas E T,Schwaneberg U,Glieder A,et al.Directed evolution of a cytochrome P450 monooxygenase for alkane oxidation[J].Advanced Synthesis&Catalysis,2001,343(6‐7):601-606.
Bulter T,Alcalde M,Sieber V,et al.Functional expression of a fungal laccase in Saccharomyces cerevisiae by directed evolution[J].Applied and environmental microbiology,2003,69(2):987-995.
Seng Wong T,Arnold F H,Schwaneberg U.Laboratory evolution of cytochrome P450 BM‐3 monooxygenase for organic cosolvents[J].Biotechnology and bioengineering,2004,85(3):351-358.
Peters M W,Meinhold P,Glieder A,et al.Regio-and enantioselective alkane hydroxylation with engineered cytochromes P450 BM-3[J].Journal of the American Chemical Society,2003,125(44):13442-13450.
