來源于嗜冷生物的低溫酶是自然界中高度進化的酶類之一。通常，在室溫及以下溫度，低溫酶比中溫或嗜熱同源酶具有更高的催化效率，但對熱敏感、易失去活性。因此，在保持低溫酶冷適應(yīng)特性的同時，通過理性設(shè)計進一步提高低溫酶催化性能、擴大低溫酶溫度適應(yīng)范圍具有重要意義。然而，揭示低溫酶的溫度適應(yīng)性機制仍是酶學研究領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

　　中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員盛翔帶領(lǐng)的研究團隊，聯(lián)合瑞典烏普薩拉大學教授Johan ?qvist團隊，以一組序列高度同源、三維結(jié)構(gòu)幾乎一致的低溫脂肪酶（pLipA）和中溫脂肪酶（mLipA）為研究對象，采用經(jīng)驗價鍵理論/分子動力學模擬等計算模擬與實驗驗證相結(jié)合的方法，探討了不同溫度下兩種脂肪酶催化機理，闡明了低溫脂肪酶溫度、能量與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，確定了活性中心氨基酸殘基是pLipA實現(xiàn)冷適應(yīng)的核心結(jié)構(gòu)因素，并獲得了在整個溫度范圍內(nèi)的活性均提高的單點突變體mLipA-I12M。

　　進一步，該研究采用高溫下破壞低溫脂肪酶非活性狀態(tài)的構(gòu)象穩(wěn)定性策略（通過構(gòu)建活性中心遠端殘基的離子相互作用），穩(wěn)定了催化三聯(lián)體具有催化活性的構(gòu)象，構(gòu)建了pLipA的最適反應(yīng)溫度提高、活性增強的突變體3mut。

　　上述研究揭示了低溫脂肪酶的冷適應(yīng)機制，開展了蛋白的理性改造，實現(xiàn)了低溫脂肪酶和中溫脂肪酶在寬溫域高活性的創(chuàng)制，為其他低溫酶的理性設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。

脂肪酶突變體的理性改造