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冯雁:酶定向进化是拓展生物资源的重要途径

   日期:2018-12-25     来源:新华网    浏览:73    评论:0    
核心提示:上海交通大学特聘教授、微生物代谢国家重点实验室副主任冯雁接受新华网专访,就酶定向进化方面的问题与记者进行交流。
  
 日前,“上海科协大讲坛暨科技前沿大师谈 解读2018年科学类诺贝尔奖系列科普报告会”在沪开讲。本次系列解读活动共吸引1200人次到现场聆听。在本次系列活动第三场“解读2018年诺贝尔化学奖——操纵微观世界进化能力的突破”开展前,上海交通大学特聘教授、微生物代谢国家重点实验室副主任冯雁接受新华网专访,就酶定向进化方面的问题与记者进行交流。

 

 

 

 

新华网:我国目前酶学发展到了怎样的阶段?

 

冯雁:我国酶学在基础及应用方面都开展了大量、深入的研究,从新酶功能发现到新分子创制,不仅使我们更深入地了解生物学作用规律,同时对化学、材料科学等等领域都有辐射,产生了很大影响。

我们知道酶是经过长期进化、催化效率高、作用特异性强的生物催化剂。科学家们把酶作为未来部分化学催化剂可替代的物质来研究,国内很多研究单位都在开展这方面研究,从不同生境中发现新酶,到利用酶定向进化,不断加深对酶作用机制的认识,并拓展生物催化剂资源。

 

 

新华网:请您解读一下“酶定向进化”。

 

冯雁:酶定向进化能使自然分子进化过程快速实现,从而为生物产业提供更多的酶资源。

它的技术原理是利用PCR(聚合酶链式反应),通过控制反应条件,使目标基因在扩增中大量突变,即在小试管中产生若干种不同的基因型;然后根据需要,从突变库中定向筛选所需的生物催化剂。

 

 

新华网:该项技术目前最难攻克的地方是什么?

 

冯雁:从试管中几亿个不同的酶分子突变库中筛选出需要的蛋白质是一个非常难的点。

为克服这个难点,科学家们可以结合理性设计方法,对酶分子结构中关键区域进行随机组合突变,以减少突变体的库容量。因此,需要和生物信息、计算生物学领域的研究人员共同合作,找到可能影响催化功能的关键区域,克服定向进化中大海捞针的情况,使突变可以聚焦在某一个区,最终快速获得所需要的突变体酶。

 

新华网:在酶定向进化策略方面的研究有何最新进展?

 

冯雁:在酶分子定向进化中,将随机突变和计算机辅助的理性设计相结合是一个重要发展趋势。

我们关注的酶活性中心工程就是这样一种策略之一,因为活性部位是酶催化的关键区域,使得我们再进行新酶分子设计和进化的时候,针对关键部位设计突变点,这对提高突变效率是非常重要的。例如,针对酶稳定性的定向进化,我们提出了活性中心稳定化策略,即选择活性中心中B因子较高(运动性比较高)的残基进行突变,这个策略对于快速提高酶稳定性指出了一个新方向。

 
标签: 酶定向进化
 
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