[科普中國]-氨基酸置換修飾技術(shù)

酶蛋白氨基酸置換修飾

氨基酸的置換修飾主要在提高酶蛋白的酶活力和增加酶蛋白的穩(wěn)定性有一定的作用；例如: T4-溶菌酶 酶蛋白分子上第三位的異亮氨酸置換成半胱氨酸后, 半胱氨酸可與第97位的半胱氨酸形成二硫鍵， 這對于維持酶蛋白的空間構(gòu)型起到很重要作用, 在保持酶活力不變的前提下，酶穩(wěn)定性增加了一倍。氨基酸置換修飾方法主要是通過遺傳工程的手段來進(jìn)行。

研究證明將輔因子與酶進(jìn)行共價結(jié)合可以產(chǎn)生新的酶活。近些年來，更具創(chuàng)造性的工作是開發(fā)新的輔酶類似物，并將其引入酶的活性位點，從而實現(xiàn)酶的輔因子重構(gòu)，這是解決催化反應(yīng)體系中受昂貴的輔因子限制的重要進(jìn)展。使用固相合成技術(shù)，將核糖核酸酶s的c肽鏈中的第8殘基苯丙氨酸用一種天然氨基酸——磷酸吡多胺(維生素B6)取代，經(jīng)過重構(gòu)的酶催化反應(yīng)速率提高了7倍1。

氨基酸置換修飾的方法1、化學(xué)修飾法

化學(xué)修飾最為創(chuàng)造性的工作是可以通過純粹有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的手段，通過對酶蛋白的活性位點氨基酸進(jìn)行原子置換，使之成為一種具有全新催化性能的催化劑。最早的例子是通過將枯草桿菌蛋白酶的絲氨酸活性位點變?yōu)榘腚装彼釟埢?，從而得到的巰基枯草桿菌蛋白酶失去了它最初的氨基水解活性，但是仍然保留了催化酯化反應(yīng)的能力，因此可以被用于肽的合成。在枯草桿菌蛋白酶上引入硒基半胱氨酸，從而將氨基水解酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷；D(zhuǎn)移酶。隨后他們又發(fā)現(xiàn)由于氧化還原活性硒原子的存在，這種硒基枯草桿菌蛋白酶具有和谷胱甘肽過氧化物酶類似的活性。此后，其它研究人員又將該路線用于胰蛋白酶的修飾，同樣使之具有了氧化還原活性1。

2、定向突變技術(shù)

定向進(jìn)化在其出現(xiàn)的短短的十幾年內(nèi)已發(fā)展成一門相當(dāng)成熟的蛋白質(zhì)及多肽的改造技術(shù)，它的應(yīng)用極大地促進(jìn)了酶工程、代謝工程以及醫(yī)藥等其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。在眾多研究者的共同努力下，蛋白質(zhì)定向進(jìn)化領(lǐng)域取得了卓著成績，定向進(jìn)化應(yīng)用于工業(yè)生物催化劑改造的成功例子已經(jīng)很多。

定向進(jìn)化不僅可以應(yīng)用于生物催化劑活性、熱穩(wěn)定和耐操作條件性能的顯著提高而且還可以應(yīng)用到疫苗和制藥領(lǐng)域，對疫苗和蛋白類藥物進(jìn)行改造，在各個應(yīng)用領(lǐng)域，定向進(jìn)化都取得了顯著成功。定向進(jìn)化為生物催化劑從實驗室研究走向工業(yè)應(yīng)用提供了強(qiáng)大的手段。目前，對一些酶（或蛋白質(zhì)）、砷酸鹽解毒途徑、抗輻射性、生物合成途徑、對映體選擇性、抗體庫以及結(jié)合位點定向進(jìn)化的可喜成果令眾多的相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家為之振奮2。