酶學(xué)和酶工程研究今后的方向、進(jìn)展、熱點(diǎn)問(wèn)題-wenkub
2023-06-10 22:00:55 本頁(yè)面
【正文】 。 1986年這種努力在實(shí)驗(yàn)室里獲得了成功，為人工合成酶和模擬酶，開(kāi)創(chuàng)了一條嶄新的途徑。 核酸酶還可以用作研究核酸圖譜和基因表達(dá)的工具。 核酸酶具有核苷酸序列的高度專(zhuān)一性．這種專(zhuān)一性使核酸酶具有很大的應(yīng)用價(jià)值。 轉(zhuǎn)換頻率 空間時(shí)間產(chǎn)率 天然酶 高 低 人工合成酶． 低 高 在使用有機(jī)溶劑和各式各樣不同的底物方面，人工合成酶也要比天然酶優(yōu)越得多． 四 . 核酸酶 抗體酶 近年來(lái) ， 人們發(fā)現(xiàn)去除蛋白質(zhì)的 RNA和 DNA也具有催化功能 ， 1982年 Cech發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)的 26SrRNA的前體 ， 在沒(méi)有蛋白質(zhì)存在的情況下 ， 能夠進(jìn)行內(nèi)含子的自我剪接 ， 形成成熟的 rRNA， 證明 RNA分子具有催化功能 ， 并將其稱(chēng)為核酸酶 ,也有人稱(chēng)為核酶 )。目前，此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用。人們從天然固氮酶由鐵蛋白和鐵鉬蛋白兩種成分組成得到啟發(fā)，提出了多種固氮酶模型。 人工合成酶在結(jié)構(gòu)上必具有兩個(gè)特殊部位 ， 即一個(gè)是底物結(jié)合位點(diǎn) ， 一是催化位點(diǎn) 。據(jù)估計(jì)，僅治理被污染的土地一項(xiàng)，就耗資巨大。 而從生物出現(xiàn)以來(lái) ，自然界估計(jì)有 1055種蛋白質(zhì) ． 即絕大多數(shù)新序列和新功能的蛋白質(zhì)或酶 ， 在許多億年的生物進(jìn)化過(guò)程中還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)或者沒(méi)有研究過(guò)的酶 ， 有待我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)和創(chuàng)造 ． 基因工程的飛速發(fā)展 ， 我們可以通過(guò)研究能夠獲得自然界原先并不存在的 、 具有全新結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì) ． 同樣 ， 這一項(xiàng)新技術(shù)也可以 用于組建自然界原先并不存在的 、結(jié)構(gòu)和功能全新酶蛋白 。 先進(jìn)行無(wú)序突變和重組 ， 繼而進(jìn)行篩選 ， 再通過(guò)多代遺傳 ， 可以大大改進(jìn)和拓展酶的功能 。 在興起之初 ， 主要采用 定點(diǎn)突變技術(shù) ， 對(duì)天然酶蛋白進(jìn)行改造 ，已經(jīng)取得很多成果。 運(yùn)用基因工程技術(shù)可以有什么好處？ 改善原有酶的各種性能， 、 、 、 、 ， 。酶學(xué)和酶工程研究今后的 方向、進(jìn)展、熱點(diǎn)問(wèn)題 二十一世紀(jì)是生物學(xué)世紀(jì)，將在生物學(xué)領(lǐng)域有所發(fā)明，有所發(fā)現(xiàn)。未經(jīng)批準(zhǔn)的微生物產(chǎn)生的酶的基因 。例如，將 T4溶菌酶的第 51位蘇氨酸轉(zhuǎn)變成脯氨酸，使該酶對(duì)ATP的親和力增強(qiáng)，酶活力提高了 25倍。 近來(lái)國(guó)際上又提出酶蛋白全新設(shè)計(jì)的概念 。 在確定設(shè)計(jì)目標(biāo)后 ， 先根據(jù)一定規(guī)則產(chǎn)生初始序列 ， 經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和構(gòu)建模型 ， 對(duì)序列進(jìn)行初步的修改 ， 然后進(jìn)行基因表達(dá)或多肽合成 ， 再經(jīng)結(jié)構(gòu)檢測(cè) ， 確定是否與原定目標(biāo)相符 。 原先人們常用的化學(xué)方法和物理方法，己經(jīng)很難達(dá)到完全清除污染物的目的 。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn) ， 構(gòu)建底物結(jié)合位點(diǎn)比較容易 ， 而構(gòu)建催化位點(diǎn)比較困難 ． 兩個(gè)位點(diǎn)可以分設(shè)計(jì) 。 如 過(guò)渡金屬 (鐵 、 鈷 、 鎳等 )的氮絡(luò)合物 ， 過(guò)渡金屬 (釩 、鈦等 ） 的氮化物 ， 石墨絡(luò)合物 ， 過(guò)渡金屬的氨基酸絡(luò)合物等 。例如，模擬酶可用于催化反應(yīng)，分子壓印的聚合物可用作特制的分離材料， 抗體和受體結(jié)合位點(diǎn)的模擬物可用于識(shí)別和檢測(cè)系統(tǒng) ， 分子壓印的聚合物可用作生物傳感器的識(shí)別單元 。 1995年 Cuenoud又發(fā)現(xiàn)某些 DNA分子也具有催化功能 ， 改變了只有蛋白質(zhì)才能有催化功能的傳統(tǒng)觀念 ，也為先有核酸 ， 后有蛋白質(zhì) ， 提供了進(jìn)化的證據(jù) 。只要知道某種核酸的核苷酸序列，就可以設(shè)計(jì)并合成出催化其自我切割和斷裂的核酸酶。一般說(shuō)來(lái)，人工合成的模擬酶與天然酶的催化效率相差較大，且反應(yīng)類(lèi)型大都為水解反應(yīng)。人們將這種具有催化活性的抗體稱(chēng)為抗體酶 )，又稱(chēng)催化抗體。 制備抗體酶的方法 主要有誘導(dǎo)法、 拷貝法、 插入法、 化學(xué)修飾法 基因工程法。 此外，與模擬酶相比，抗體酶表現(xiàn)出一定程 度的 底物專(zhuān)一性和立體專(zhuān)一性 。 在Brookhaven蛋白質(zhì)資料庫(kù)中己經(jīng)收集到 8000多個(gè) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) ， 其中 酶的結(jié)構(gòu)有 4800個(gè) 。 六 .功能酶學(xué)進(jìn)展 從 1990年開(kāi)始的、被稱(chēng)為生物學(xué)的 “ 阿波羅登月計(jì)劃 ” 的人類(lèi)基因組計(jì)劃，是整個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域人力、物力和財(cái)投入最大的一項(xiàng)巨大工程。 今年 4月在上海開(kāi)的國(guó)際人類(lèi)基因組會(huì)議提出，明年上半年公布全部結(jié)果，供全世界使用。 因此 ， 基因組是唯一的 ， 但基 因組內(nèi)成千上萬(wàn)個(gè)基因并不在相同時(shí)間內(nèi)全部得到 表達(dá) 。 人類(lèi)基因組全序列的測(cè)定完成后，只是解決了人類(lèi)全部基因 DNA序列問(wèn)題 (即遺傳信息庫(kù)問(wèn)題 )， 今后人們必須進(jìn)一步了解這些基因的功能，以及這些基因如何發(fā)揮其功能。 在基因表達(dá)過(guò)程中，還存在基因剪接、蛋白質(zhì)翻譯后修飾及蛋白質(zhì)剪接，使基因遺傳信息的表達(dá)規(guī)律更加復(fù)雜。對(duì)酵母而言，則為 3。因此，后基因組研究，亦即功能基因組研究中，酶蛋白質(zhì)組研究的任務(wù)極為繁重。這種增加直接導(dǎo)致酶活性下降或者丟失。 2) 磷蛋白的位點(diǎn)專(zhuān)一性固定化 。 以及共價(jià)固定化、氨基酸置換、疏水定向固定化等 這種有序的 、 定向固定化技術(shù)己經(jīng)用于生物芯片 、生物傳感器 、 生物反應(yīng)器 、 臨床診斷藥物設(shè)計(jì) 、 親和層析及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究 。這種雜交是通過(guò) 相關(guān)酶同源區(qū)間殘基或結(jié)構(gòu)的交換 來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 雜交酶的特性通常介于其雙親酶的特性之間 。 現(xiàn)在所有雜交酶大都屬于這類(lèi)酶 。其酶活性可以從野生型的 2%上升到 81%。 當(dāng)某個(gè)酶的特性在同源酶中缺失時(shí) ， 人們可以用雜交酶技術(shù)分析研究與該特性有關(guān)的殘基或片段等 。 美國(guó)華盛頓大學(xué)的 James Staley教授說(shuō)過(guò) ， 未知的微生物世界或許是地球上最大的未開(kāi)發(fā)的自然資源 ， 能夠利用這個(gè)微生物資源的國(guó)家 ， 勢(shì)必會(huì)取得技術(shù)上的優(yōu)勢(shì) 。 有人估計(jì) 大腸桿菌細(xì)胞中有 “
法律信息相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1