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·78 · 科技论坛 酶工程的新研究及应用进展 康从玲 (萝北县引进人才管理中心，黑龙江萝北 154200) 摘 要：所谓酶工程就是酶的生产和应用。在预先设计的指导下，经过人工的操作来生产大量的酶。为了能够使酶的催化功能发挥到 最大，往往采用各种方法。文章通过对在分子水平的酶工程研究进展的阐述，展示酶工程在各个领域的应用，并展望其未来的发展。 关键词：酶工程;分子酶工程;应用 1 分子酶的研究进展 由山梨醇和葡萄糖生产维生素及丙烯酰胺的生产也采用酶工程的方 分子酶工程学就是采用基因工程和蛋白质工程的方法和技术,研 法。 究酶基因的克隆和表达、酶蛋白的结构与功能的关系以及对酶进行再 2.2.4 生产核苷酸类药物 设计和定向加工,以发展更优良的新酶或新功能酶。 腺嘌呤核苷酸(AMP)由产蛋白假丝酵母菌体用热水提取核酸,再经 1.1 酶分子的定向改造和进化 核酸酶水解制得。脱氧核苷酸由鱼白提取脱氧核糖核酸 (DNA) 后, 经 分子酶工程设计可以采用定点突变和体外分子定向进化两种方式 5- 磷酸二酯酶酶解制得。先由富含核酸的动植物(花粉等)提取核糖核 对天然酶分子进行改造。体外定向进化是近几年新兴的一种蛋白质改 酸(RNA),再用5- 磷酸二酯酶酶解为磷酸腺苷(AMP)、磷酸胞苷 (CMP)、 造策略,可以在尚不知道蛋白质的空间结构, 或者根据现有的蛋白质结 磷酸尿苷(UMP)及磷酸鸟苷(GMP)制得混合核苷酸。肌苷酸由腺苷脱氨 构知识尚不能进行有效的定点突变时,借鉴实验室手段在体外模拟自然 酶制得。ATP 和AMP 分别由氨甲酰磷酸激酶、激酶加乙酸激酶制得。 进化的过程(随机突变、重组和选择),使基因发生大量变异,并定向选择 2.3 在污染治理中的应用 出所需性质或功能, 从而使几百万年的自然进化过程在短期内得以实 2.3.1 辣根过氧化物酶 现。此目前采用体外分子定向进化的方法来改造酶蛋白的研究越来越 辣根过氧化物酶是酶处理废水领域中应用最多的一种酶。有过氧 多,并已在短短几年内取得了令人瞩目的成就,易错PCR 和DNA 改组 化氢存在时, 它能催化氧化多种有毒的芳香族化合物, 其中包括酚、苯 就是其中2 种方法。 胺、联苯胺及其相关的异构体,反应产物是不溶于水的沉淀物。 1.2 融合蛋白与融合酶 2.3.2 木质素过氧化物酶 蛋白质的结构常常可以允许某个结构域的插入与融合。DNA 重组 木质素过氧化物酶,也叫木质素酶,是Phanerochaetechrysosporium 白腐 技术的发展与应用使不同基因或基因片段的融合可以方便地进行,融合 真菌细胞酶系统的一部分。它可以处理很多难降解的芳香族化合物和 蛋白经合适的表达系统表达后,即可获得由不同功能蛋白拼合在一起而 氧化多种多环芳烃、酚类物质。 形成的新型多功能蛋白。目前, 融合蛋白技术已被广泛应用于多功能工 2.3.3 漆酶 程酶的构建与研究中,并已显现出较高的理论及应用价值。随着基因组、 漆酶由一些真菌产生,通过聚合反应去除有毒酚类。而且,由于它的 后基因组时代的到来和重组酶生产技术的开发, 必将会有大量的、新的 非选择性, 能同时减少多种酚类的含量。漆酶的去毒功能与被处理的特 酶蛋白被人类发现。 定物质、酶的来源及一些环境有关。 1.3 酶的人工模拟 2.3.4 氰化物酶 模拟酶是根据酶作用原理, 用人工方法合成的具有活性中心和催 氰化物酶氰化物酶能把氰化物转变为氨和甲酸盐,因此是一步反应 化作用的非蛋白质结构的化合物。它们一般都具高效和高适应性的特 历程。一种革兰氏阴性菌,可产生氰化物酶,该酶有