酶分子定向進化理論

酶分子定向進化理論

酶分子的定向進化(directed evolution),是一種蛋白質的非合理設計,可以人為的創造特殊的進化條件,模擬自然進化機制,在體外改造基因,並定向選擇出所需性質的突變酶。

基本介紹

  • 中文名:酶分子定向進化
  • 外文名:Directed evolution
定義,研究進展,研究熱點,研究現狀,

定義

長期以來,人們對分子的研究可以分為認識和改造兩個方面。對酶分子的認識是利用各種生物化學、晶體學、光譜學等方法對天然酶或其突變體行研究,獲得酶分子特徵、空間結構、結構和功能之間關係以及胺基酸殘基功能等方面的信息,以此為依據對酶分子進行改造,稱為酶分子的合理設計。與此相對應.不需要準確的群分子結構信息而通過隨機突變、基因重組、定向篩選等方法對其進行改造,則稱為酶分子的非合理設計。非合理設計的實用性鞍強,拄往可以通過隨機產生的突變,改進酶的特性。

研究進展

研究熱點

酶分子改造幾十年來的研究主要集中於兩個方面,一是基於序列的合理化設計方案(sequential rational design),如化學修飾、定點突變(site-directed mutagenesis)等;二是利用基因的可操作性,模擬自然界的演化進程的非合理設計方案(irrational design).如定向進化、雜合進化(hvbrid evolution)等。

研究現狀

對酶分子的設計與改造方面,是基於基因工程、蛋白質工程和計算機技術互補發展和滲透的結果,它標誌著人類可以按照自己的意願和需要改造酶分子,甚至設計出自然界中原來並不存在的全新的酶分子。目前,酶分子人為改造還不成熟的情況下,通過定點突變技術改造成功了大量的酶分子,獲得了比天然酶活力更高、穩定性更好的工業用酶。但總體來說,我們的能力並未達到對複雜生物體系進行有效的人為改造的水平。近年來,易錯PCR、DNA改組(DNA shuffling)等技術的套用,在對目的基因表型有高效檢測篩選系統的條件下,建立了酶分子的定向進化策略,儘管不清楚酶分子的結構.仍能獲得具有預期特性的新酶,基本實現了酶分子的人為快速進化。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們