蛋白质工程技术与新型生物催化剂设计

医药生物技术 2004, 11 (1): 1～6・专家论坛・蛋白质工程技术与新型生物催化剂设计 Ξ 吴梧桐（中国药科大学生命科学与技术学院，江苏南京）摘要 生物催化剂的分子设计研究是开发新型生物催化剂的重要手段。蛋白质工程技术的应用为其发展提供了有效的技术平台。定点突变技术、DNA改组和体外定向进化技术在创造新型生物催化剂、改造天然生物催化剂的结构和功能方面显示出良好的发展前景。本文简要介绍和讨论了相关技术的原理和应用以及已取得的主要研究成果。关键词新型生物催化剂；蛋白质工程；定点诱变； DNA改组；定向进化 CLC 编号：Q816、Q55 文献识别码：A 文章编号：(2004) 生物催化剂具有高效、特异的催化活性，使其在工业上有用作为治疗剂和诊断试剂以及生物催化剂，在临床实践中具有巨大的应用潜力也有良好的发展前景。但天然生物催化剂在实际应用中面临诸多限制：一是酶的实际应用活性不高。尽管许多酶具有令人满意的转化数（Kcat）和比活性常数（Kcat/Km），但在应用中仍然失败。受底物、产物、生物转化反应等多种因素影响。

特别是大多数酶的分子量较大，但只有一个活性中心，因此单位质量生物催化剂的催化效率有时不高；其次，工业酶一般对温度、pH、重金属离子等环境因素不耐受。、药用治疗酶也存在体内半衰期短、生物利用度低、易发生免疫反应等缺点。因此，这种脆弱的生物催化剂有时很难在实际应用中使用。另外，基于目前的技术水平，很难保证廉价、高质量的酶制剂的规模化生产。因此，酶的实际应用活性、酶的稳定性和产率是理想生物催化剂研究的关键。一个理想的生物转化工艺设计往往包括酶发酵生产、酶分离、纯化、酶固定化、生物转化过程和产物回收等多个技术流程[1]（图1）。图1 影响理想生物转化工艺设计的相关因素（通过关键技术的研究可以提高各单元操作的效率，如高密度发酵可以减少发酵体积并简化下游操作）以克服固有的问题天然生物催化剂的缺点，迫切需要发现或创造新一代生物催化剂；蛋白质工程技术已成为设计新型生物催化剂分子的有效手段。定点突变技术（）、融合蛋白技术（）、定向进化技术（）、DNA改组技术（基因）、合理组合技术（和）等为理想的设计和研究提供了有效的技术平台。新型生物催化剂[2]。 1Ξ 收稿日期：修订日期：作者简介：吴梧桐，1937年出生，福建漳州人，教授，博士生导师，长期从事生物技术和生物制药研究