蛋白质工程的前景有哪些?

 

曙光现

本世纪80年代兴起的蛋白质工程,现在虽只能说是“曙光初露”.但展望将来,它将足前途无量的工程。该项工程在工业、农业和医学方面将起到愈来愈大的作用。
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例如,在生产奶酪时,必须加入杀菌剂,目前充当杀菌剂的是一种名叫溶菌酶的物质,这种酶在接近67℃时,经过3小时以后,活力仅剩下0.2%。如果把这种溶菌酶(一种蛋白质)肽链第3位上的异亮氨酸换成半胱氨酸,并使上的这个半胱氨酸与原来97位上的半胱氨酸相联结,那么动过这种“手术”的溶菌酶在67℃时,经过3小时后,其活力丝毫未减,这样,无形中就提高了奶酪生产的效率。

又如,能治疗癌症的特效药——干扰素(也是一种蛋白质),即使放在-70℃的温度下保存也相当困难,而将干扰素结构上的两个半胱氨酸更换成丝氨酸,那么在_70℃的条件下,干扰素可以保存半年时间。
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在基因工程中,蛋白质的生物合成需要依靠很多酶,其中有一种核糖核酸转移酶,它的功能是搬运不同的氨基酸。专门搬运酪氨酸的核糖核酸转移酶就叫酪氨酸核糖核酸转移酶,当用一个脯氨酸换下这个酶上的苏氨酸后,这个酶的催化能力一下子就提高了25倍。

净化环境的蛋白质

当今世界,如何治理环境污染是一个十分重要的课题,而蛋白质工程居然在抗重金属污染中也发挥了重要作用。原来,在于哺乳类及其他动物、植物、微生物细胞中的一种金属硫蛋白,能与镉、汞等重金属结合,根据多次重要试验的结果表明,哺乳类体内的金属硫蛋白是由61个氨基酸组成的小分子量球蛋白,其中可分为a和b两个不同组成部分,《部分含有11个半胱氨酸,易与镉、汞结合,能结合4个金属原子,这部分与镉结合的能力比P结构部分高出1000倍。于是,从事改造蛋白质的工程师们集中力量把b结构部分改造成a结构,也就是说,使金属硫蛋白分子具有双倍的a结构部分,这种蛋白质顾名思义可叫做a结构部分的“二倍体”。这种“二倍体”与镉结合的能力可一下子提高上千倍。

“基因工程”的工程师们根据蛋白质工程所提供的信息,正按照核酸能指导合成蛋白质的原理,人工构建金属硫蛋白“二倍体”的基因,然后将这种基因转人水稻中。一旦转基因水稻培育成功,那么,这水稻的根部能与重金属镉、汞等结合,起到净化环境的作用。

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增加产量的蛋白质

在提高作物产量中,蛋白质工程前景也十分广阔。现已査明,植物光合作用的第一步是利用光能固定空气中的二氧化碳。与此同时,植物也在进行光橱柜bwinapp呼吸作用。在吸人氧气呼出二氧化碳的过程中,又把已合成的有机物消耗掉25%50%。这两个反应过程都是由一个叫做核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶氧合酶(一种蛋白质)所催化的。通过蛋白质工程改造这个酶,就可以提高固定二氧化碳、合成有机物的作用的强度,降低光呼吸作用的强度,这样就等于提高了光合作用效率,给农业生产带来难以估计的巨大效益。

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蛋白质电子元件

如今,材料科学家们正在设计可以用于医药或微电子方面的蛋白质电子元件。这种电子元件具有体积小、耗电省和故率高的特点,因此具有极为广阔的前景。



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