[科普中国]-氨基酸置换修饰技术

酶蛋白氨基酸置换修饰

氨基酸的置换修饰主要在提高酶蛋白的酶活力和增加酶蛋白的稳定性有一定的作用；例如: T4-溶菌酶 酶蛋白分子上第三位的异亮氨酸置换成半胱氨酸后, 半胱氨酸可与第97位的半胱氨酸形成二硫键， 这对于维持酶蛋白的空间构型起到很重要作用, 在保持酶活力不变的前提下，酶稳定性增加了一倍。氨基酸置换修饰方法主要是通过遗传工程的手段来进行。

研究证明将辅因子与酶进行共价结合可以产生新的酶活。近些年来，更具创造性的工作是开发新的辅酶类似物，并将其引入酶的活性位点，从而实现酶的辅因子重构，这是解决催化反应体系中受昂贵的辅因子限制的重要进展。使用固相合成技术，将核糖核酸酶s的c肽链中的第8残基苯丙氨酸用一种天然氨基酸——磷酸吡多胺(维生素B6)取代，经过重构的酶催化反应速率提高了7倍1。

氨基酸置换修饰的方法1、化学修饰法

化学修饰最为创造性的工作是可以通过纯粹有机化学反应的手段，通过对酶蛋白的活性位点氨基酸进行原子置换，使之成为一种具有全新催化性能的催化剂。最早的例子是通过将枯草杆菌蛋白酶的丝氨酸活性位点变为半胱氨酸残基，从而得到的巯基枯草杆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应的能力，因此可以被用于肽的合成。在枯草杆菌蛋白酶上引入硒基半胱氨酸，从而将氨基水解酶转变为酰基转移酶。随后他们又发现由于氧化还原活性硒原子的存在，这种硒基枯草杆菌蛋白酶具有和谷胱甘肽过氧化物酶类似的活性。此后，其它研究人员又将该路线用于胰蛋白酶的修饰，同样使之具有了氧化还原活性1。

2、定向突变技术

定向进化在其出现的短短的十几年内已发展成一门相当成熟的蛋白质及多肽的改造技术，它的应用极大地促进了酶工程、代谢工程以及医药等其他相关领域的发展。在众多研究者的共同努力下，蛋白质定向进化领域取得了卓著成绩，定向进化应用于工业生物催化剂改造的成功例子已经很多。

定向进化不仅可以应用于生物催化剂活性、热稳定和耐操作条件性能的显著提高而且还可以应用到疫苗和制药领域，对疫苗和蛋白类药物进行改造，在各个应用领域，定向进化都取得了显著成功。定向进化为生物催化剂从实验室研究走向工业应用提供了强大的手段。目前，对一些酶（或蛋白质）、砷酸盐解毒途径、抗辐射性、生物合成途径、对映体选择性、抗体库以及结合位点定向进化的可喜成果令众多的相关领域的科学家为之振奋2。