中國科學(xué)院武漢病毒研究所 張先恩

分子酶工程學(xué)在分析生物技術(shù)領(lǐng)域有廣闊的技術(shù)發(fā)展空間。酶法分析是分析生物技術(shù)中的主要內(nèi)容之一,，包括酶試劑盒,、酶聯(lián)免疫（ELISA）,、酶標(biāo)基因探針,、酶傳感器等等,，已經(jīng)在臨床診斷,、生物工藝過程分析與監(jiān)控,、環(huán)境監(jiān)測,、檢疫、生命科學(xué)研究等方面逐漸取代傳統(tǒng)的化學(xué)分析法,。 　　

分析用酶之所以被青睞,，歸功于酶分子高度特異性和高催化效率，使微觀生物學(xué)反應(yīng)過程得以放大,。然而,，天然酶蛋白分子并非完美無缺，它們或太“嬌嫩”,，熱穩(wěn)定性差,，容易受抑制，受蛋白酶水解而失活,，或催化性能不理想,，固定化回收活力低下等等，導(dǎo)致許多分析用酶還未能實(shí)際發(fā)揮作用,。特別具有很多優(yōu)點(diǎn)的固定化酶分析法和各類酶傳感器,，并沒有獲得廣泛應(yīng)用。 　　

如何能夠?qū)γ傅鞍讓?shí)施分子改造,，使它們的性能得到改善,，是具有挑戰(zhàn)性的課題?；瘜W(xué)修飾法曾經(jīng)是主要的手段,，但盲目性比較大，效果常常不理想,。分子酶工程學(xué)是近年發(fā)展起來的新的學(xué)科領(lǐng)域,，其基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物信息學(xué)，尤其是利用蛋白質(zhì)超分子結(jié)構(gòu)知識,，采用基因工程和蛋白質(zhì)工程手段,，對天然酶實(shí)施定向改造和體外分子進(jìn)化，在開發(fā)新型,、高質(zhì)量分析酶試劑方面意義重大,。 　　

近期在作者實(shí)驗(yàn)室的研究進(jìn)展，包括：（1）大腸桿菌堿性磷酸酶的定向改造與分子體外進(jìn)行,；（2）固定化酶空間取向控制的“錨鏈”（anchor―chain）模型,；（3）順序酶反應(yīng)融合蛋白分子系統(tǒng)的構(gòu)建,；（4）免疫酶光開關(guān)；（5）增強(qiáng)電子傳遞速率的融合酶分子系統(tǒng)等等,。這些研究成果不僅在生物傳感,、蛋白質(zhì)芯片和酶標(biāo)等分析生物技術(shù)中有重要應(yīng)用價值，而且為發(fā)展其它的分析酶系統(tǒng)提供了一些新的技術(shù)思路和模式方法,。 　　

分子酶工程學(xué)的研究進(jìn)展得益于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)知識的增長,。如今，越來越多的酶的三維結(jié)構(gòu)被解析出來,，成為重塑蛋白質(zhì)分子的依據(jù),。然而，在現(xiàn)階段,，我們還不具有“設(shè)計(jì)”蛋白質(zhì)的能力,，這需要更加完備的結(jié)構(gòu)生物學(xué)知識。 　　

相對于其它各種功能蛋白質(zhì),，酶的結(jié)構(gòu)與功能研究還處于幼年期,，在分析生物技術(shù)中的應(yīng)用更是較晚，但已經(jīng)展示出廣闊的發(fā)展前景,。另外兩個值得關(guān)注的方向是抗體工程和抗體酶或催化抗體,，它們在分析生物技術(shù)中具有潛在的貢獻(xiàn)。