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美科学家可在实验室制造出全新酶

2007.8.20

美国哈佛大学附属医院马萨诸塞州总医院的研究人员在最近出版的《自然》杂志上发表报告称,他们第一次证明,无须详细了解酶的工作
机理,就可以在实验室中制造出全新的酶。  

研究负责人、马萨诸塞州总医院分子生物部医学博士杰克·索塔克说,迄今为止,酶的唯一来源是生物,科学家花了很大精力来修饰和改进自然酶。但他们的研究证明,在实验室制造全新酶的潜力巨大。  

索塔克实验室已经发明了一种mRNA展示技术,可以识别和放大符合特定标准的蛋白质。为了制造出能催化两个核糖核酸(RNA)片段结合(这种结合不会自然发生)的酶,索塔克和他的同事博克哈特·西利格博士首先生成了一个包含4万亿个小蛋白质的库,这些蛋白质在序列上有微小变化。然后,他们使用mRNA展示技术,把每个蛋白质同这两个RNA片段连接,这样的RNA片段又称为RNA基质。  

如果某个特定的蛋白质能促使RNA基质结合,产生一个更大的分子,那表示这个蛋白质是活跃的酶。研究人员进而可以挑选出更大的RNA链,产生更多的酶,然后再不断重复实验。通过引入随机突变产生不同形式的酶,以及减少剪接反应的时间,研究人员可以利用制导进化手段培养出更有效的酶。  

索塔克解释说,他们目前得到的酶的版本仍然很小,并且不太稳定,但这个实验可以启发科学家采用其他策略来改进酶的活性。他表示:“我们希望,通过对这种酶的优化可以证明,在实验室就可以制造出催化作用与自然酶一样良好的酶。我们将确定这种全新酶的三维结构,以了解它是怎样连接到相对较大的基质上,并且催化了两个RNA链的结合。”  

酶是一种专门促进分子间化学反应的分子,蛋白质和其他化学物质复杂精细的反应,都要求有酶的参入。索塔克表示,全新酶的制造将有助于改进化学物质和药物合成,有助于为分子生物研究设计新的工具,也有助于找到新的疾病治疗方法。 

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