正交T7复制体系统实现大肠杆菌持续超突变及蛋白质定向加速进化

来自Diercks等研究人员的突破性工作：为解决实验室蛋白质进化速率低下的难题，该团队成功构建了基于噬菌体T7复制体(T7-ORACLE)的正交DNA复制系统。通过在Escherichia coli中特异性靶向质粒复制，实现1.7×10?5/碱基的超突变率（较基因组高105倍），仅用1周即使TEM-1 β-内酰胺酶获得对单环菌素和头孢菌素的5000倍抗性提升，为蛋白质工程和抗生素研究开辟新途径。

　　

这项突破性研究构建了革命性的正交DNA复制系统——基于噬菌体T7复制机器(T7-ORACLE)的持续超突变平台。研究人员巧妙改造大肠杆菌(Escherichia coli)，使其在精确控制下表达T7复制体组分，专门针对环状质粒进行复制。通过定向改造T7 DNA聚合酶，成功将目标质粒的突变率提升至惊人的1.7×10^?5 substitutions/base，比宿主基因组自然突变率高10万倍，同时完美保护宿主基因组完整性。

该系统的精妙之处在于：既能保持常规质粒的高转化效率，又可无缝衔接标准分子生物学操作流程。研究团队以TEM-1 β-内酰胺酶(β-lactamase)为模型，在不到7天时间内就实现了对抗生素抗性谱的显著扩展——对临床重要单环菌素(monobactam)和头孢菌素(cephalosporin)的分解活性增强达5000倍。这种"靶向超突变"技术为蛋白质工程提供了前所未有的加速器，特别在抗生素耐药性研究领域开辟了新范式，未来有望大幅缩短重要功能蛋白的研发周期。