中國科學院武漢病毒研究所 張先恩

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

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，使微觀生物學反應過程得以放大,。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，導致許多分析用酶還未能實際發(fā)揮作用,。特別具有很多優(yōu)點的固定化酶分析法和各類酶傳感器,，并沒有獲得廣泛應用,。 　　

如何能夠對酶蛋白實施分子改造,，使它們的性能得到改善，是具有挑戰(zhàn)性的課題,?；瘜W修飾法曾經是主要的手段，但盲目性比較大,，效果常常不理想,。分子酶工程學是近年發(fā)展起來的新的學科領域，其基礎是結構生物學和生物信息學，尤其是利用蛋白質超分子結構知識,，采用基因工程和蛋白質工程手段,，對天然酶實施定向改造和體外分子進化，在開發(fā)新型,、高質量分析酶試劑方面意義重大,。 　　

近期在作者實驗室的研究進展，包括：（1）大腸桿菌堿性磷酸酶的定向改造與分子體外進行,；（2）固定化酶空間取向控制的“錨鏈”（anchor―chain）模型,；（3）順序酶反應融合蛋白分子系統(tǒng)的構建；（4）免疫酶光開關,；（5）增強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、蛋白質芯片和酶標等分析生物技術中有重要應用價值,，而且為發(fā)展其它的分析酶系統(tǒng)提供了一些新的技術思路和模式方法,。 　　

分子酶工程學的研究進展得益于蛋白質結構知識的增長。如今,，越來越多的酶的三維結構被解析出來,，成為重塑蛋白質分子的依據。然而,，在現階段,，我們還不具有“設計”蛋白質的能力，這需要更加完備的結構生物學知識,。 　　

相對于其它各種功能蛋白質,，酶的結構與功能研究還處于幼年期，在分析生物技術中的應用更是較晚,，但已經展示出廣闊的發(fā)展前景,。另外兩個值得關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中具有潛在的貢獻,。