酶工程研究和酶工程产业的新进展(ⅰ)——国际酶工程研究领域的若干

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1、-----------------------Page1-----------------------维普资讯http://www.cqvip.com 食品与发酵工业FoodandFer~emationIndustriesVo1．26No．3 酶工程研究和酶工程产业的新进展【I】 ——国际酶工程研究领域的若干“热点”和前沿课题 }

2、f【，一居乃琥T9 (冠生圃(集团)有限公司+200050，上海) 摘要概要舟绍了国际上酶T-程研竞和蓐工程产业的新进展。第一部分着重介绍国际酶 工程研究领域的若干“搏点”和前沿谭题，包括基因T-程和蛋白质T-程，

3、人T-台成酶和模拟酶， 桉畦酶和抗体霹，酶的定向固定化技术，醇化学技术+非水酶学，糖生物学和糖基转移酶．酶标 药物，极端环境微生物和不可培养微生物的新蓐种，酶在环境保护方面的应用等。 关键词宪必盟塑／、工信每 酶工程是生物技术的一个重要组成部基因工程在酶工程领域的成功应用，可 分。酶工程是指在一定的生物反应器内，利以算做近年来酶工程最引人注目的发展之 用酶的催化作用，进行物质转化的技术。其一。有关文献如雨后春笋，大量涌现。运用 应用范围已遍及工业、医药、农业、化学分析、基因工程技术可以改善原有酶的各种性能， 环境保护、能源开发和生命科学理论

4、研究等如提高酶的产率、增加酶的稳定性、使其在后 各个方面。与此同时，酶工程产业也在快速提取工艺和应用过程更容易操作等。运用基 发展。1998年全世界工业酶制剂销售额高因工程技术也可以将原来由有害的、未经批 达16亿美元。预计到2008年，销售额将达准的微生物产生的酶的基因，或由生长缓慢 到30亿美元。的、动植物产生的酶的基因．克隆到安全的、 近年来．美国、欧洲共同体国家和日本，生长迅速的、产量很高的微生物体内，改由微 在酶工程研究和酶工程产业方面发展非常迅生物来生产。运用基因工程技术还可以通过 速，仍然居于领先地位。我们一定要迎接21增加编

5、码该酶的基因的拷贝数。来提高微生 世纪知识经济时代的挑战，紧紧跟踪国际上物产生的酶的数量。这一原理已成功地用于 最新发展动向，本着“有所为，有所不为”的原提高大肠杆菌(E．coli)青霉素G酰胺酶的 则，明确研究方向，制定发展计划，才能在人产量。目前，世界上最大的工业酶制剂生产 力、物力、财力都很有限的情况下。使我国的厂商丹麦诺和诺藩公司(NovoNordisk)，生 酶工程研究和酶工程产业取得更快的发展。产酶制剂的菌种约有8O％是基因工程菌。 为此，笔者根据个人的一些认识和体会，就国由基因工程发展起来的蛋白质工程，更 际酶工程研究和国内外酶

6、工程产业的现状、加吸引人们的广泛关注。在蛋白质工程兴起 发展趋势及对策和建议，作一概述。之初，主要采用定点突变技术，对天然酶蛋白 进行改造，已经取得很多成果。例如，将 近年来，国际上酶工程研究进展迅速，硬 溶菌酶的第51位苏氮酸转变成脯氮酸。使该 果累累。主要表现在1O个“热点”和前沿课 酶对ATP的亲和力增强，酶活力提高了25 题方面。现分述如下。 倍。但定点突变技术只能对天然酶蛋白中某 1基因工程(geneticengineering)和蛋些氮基酸残基进行替换，酶蛋白的高级结构 白质~(proteinengineering)[。]基本维持不变．

7、因此对酶的功能的改造非常 *作者：冠生同公司原总工程师。教授级高级工程师。现任德国医药创新中心股份有限公司高级顾可『。井任该公司上海 代表处副首席代表。 收稿时间：2000—02—25}改回时间：2000—03一l5 -----------------------Page2-----------------------维普资讯http://www.cqvip.com 第26卷第3期居乃琥：酶工程研究和酶工程产业的新进展(I)55 有限。不过，如果通过多代遗传将突变积累 起来，也可以较好地拓展酶的功能。近来， Arnold利用所谓“定向酶进化”技

8、术，在试管 中模拟达尔文进化论的关键过程。先进行无 序突变和重组，继而进行筛选，再通过多代遗 传，可以大大改进和拓展酶的功能。 近来国际上又提出蛋白质全新设计 (proteindenovodesign)的概念。众所周知， 蛋白质的空间结构由其氨基酸的序列控制，图1蛋白质全新设计过程 而其功能又与结构密切有关。据计算，300(synzymes)。人工合成酶在结构上必须具有 个氨基酸可以组成100种不同序列的蛋白2个特殊部位，即一个是底物结合位点，一个 质。而从生物出现以来，自然界只发现过是催化位点。业已发现，构建底物结合位点 10”种蛋

9、白质。即绝大多数新序列和新功能比较容易，而构建催化位点比较困难。2个 的蛋白质