酶的分子定向进化及其应用

酶的分子定向进化是20世纪90年代初兴起的一种蛋白质工程的新策略,是一种在生物体外模拟自然进化过程的、具有一定目的性的快速改造蛋A质的方法.该方法引起了生物催化技术领域的又一次革命.目前分子定向进化技术已被广泛应用于工业、农业及制药业等的相关领域.本文详细综述了酶的分子定向进化的概念、过程、基本策略及其核心技术,并着重介绍了酶的分子定向进化技术在提高酶的活力、稳定性、底物特异性和对映体选择性等几方面的应用及取得的相关成果.     

启动子和细胞全局转录机制的定向进化在微生物代谢工程中的应用

通过随机突变和定向选择而进行的定向进化(又称分子进化或人工进化)在改造酶的催化特性和稳定性、扩展酶的底物范围等方面具有广泛的应用。近年来,定向进化也开始应用在对结构基因的启动子区域和具有调节功能的蛋白如转录因子等进行代谢工程改造,并成功选育了对环境胁迫因素具有较强耐受性,以及发酵效率提高的微生物菌种。以下着重介绍近年来启动子的定向进化,包括启动子的强度和调节功能的分子进化,以及细胞全局转录工程等技术在微生物代谢工程中的应用,这些定向进化技术使人们可以更精细地调节基因表达水平,并可同时改变细胞内多个基因的转录水平,是代谢工程研究新的有力工具。     

蛋白质新功能定向进化研究策略

利用定向进化策略改造蛋白质功能已经在农业、工业和医药等领域得到了广泛的应用.蛋白质工程的最新进展是利用定向进化策略对自然界蛋白质引入新功能,但由于其决定因素比较复杂,是研究者面临的一个重大挑战.详细介绍了国外近年发展的蛋白质新功能定向进化研究策略:对传统突变体库构建策略进行改进以及非同源重组改造技术的开发,是早期引入蛋白质新功能的常用手段,利用计算/理性设计与定向进化相结合引入蛋白质新功能是近年定向进化研究的一个重大突破,而噬菌体展示技术是蛋白质新功能筛选的主要策略.蛋白质新功能的分子进化模型已逐渐成为蛋白质工程改造的新思路.     

体内连续进化——从噬菌体到真核基因组的进化故事（英文）

进化是生物多样性产生和保留的自然进程。通过对编码蛋白质的基因进行有目的地设计和改造,获得性能更优异的蛋白质用于生产生活,是蛋白质工程的目的所在。为了在实验室中通过定向进化的蛋白质工程模拟自然进化的实现过程,研究人员通过在快速增殖的原核生物和简单的真核生物中引入靶向诱变元件,建立了各种体内连续进化系统。本综述介绍了体内连续进化平台的现状,重点关注噬菌体和酵母中人工进化技术的研究进展,并对其在生物技术领域中的成功应用进行了总结,最后简要展望了体内连续进化这一新兴领域的发展方向。     

应用分子定向进化技术适时检测及预防鳗鱼主要疾病的初步探讨

应用分子定向进化(directedmolecularevolution)技术研究和解决复杂的生物学和化学问题,已成为化学和生物学中最活跃的领域之一。针对目前鳗鱼主要疾病的检测及预防现状和出现的技术难点及不足,初步探讨了分子定向进化技术在这方面的应用及前景。     

酶祖先序列重建与定向进化

酶祖先序列重建是指通过计算机算法推导来自灭绝生物的祖先酶的氨基酸序列的技术。通常可分为6个步骤,依次为现代酶的核酸/氨基酸序列收集、多序列比对、系统发育树构建、祖先酶序列的计算机推测、基因克隆、酶学性质表征。该方法广泛应用于研究分子在行星时间尺度上对环境条件不断变化的适应性和进化机制。随着酶在生物催化领域中扮演越来越重要的角色,该方法逐渐成为研究酶序列、结构和功能关系的有力手段。同时,祖先酶大多具有温度稳定性、突变稳定性等特性,使其成为进一步定向进化的理想蛋白质支架。文中综述了酶祖先序列重建的计算机算法、应用和常用计算机软件,并结合最新研究进展,展望其在酶定向进化领域中的应用前景。     

蛋白质定向进化的研究技术及应用

蛋白质定向进化是在人类改造蛋白质的过程中产生的。蛋白质定向进化通常分三步进行,即随机诱变、体外重组和筛选。每一步都有多种研究技术。蛋白质定向进化大大加速了人类改造蛋白质的步伐,在实际应用研究和基础理论研究中都具有重要意义。     

酶分子体外定向进化的研究进展

分子体外定向进化是改造酶分子的新策略,它主要通过体外模拟自然进化机制,利用基因随机突变、重组和定向筛选技术,使进化过程朝着人们需要的方向发展。简要介绍了酶分子体外定向进化的发展历史,详细介绍了突变文库构建和筛选方法的最新研究进展及应用情况。     

蛋白质体外进化建库技术研究

蛋白质体外进化技术是蛋白质工程发展的一个里程碑,也是改造蛋白质的一种有效工具。它不仅具有重要的应用价值,而且有助于蛋白质结构与功能的研究。通过蛋白质体外进化技术已成功地改造了许多蛋白质,有些已应用于工农业生产。体外进化技术分为两步:建库和筛选。本文主要对蛋白质体外进化策略及对体外随机突变技术、DNA重组技术、利用活细胞自身修复系统构建突变文库等几种定向进化突变文库建立技术进行了介绍与论述,同时还对蛋白质体外进化技术的应用及与其它学科结合的研究前景进行了分析,为获得具有改进功能或全新功能的蛋白质提供理论基础。     

蛋白质定向进化的研究进展

在工业生物催化过程和生物细胞工厂构建方面,蛋白质定向进化被广泛地应用于酶的分子改造.蛋白质定向进化不仅可以针对某一目的蛋白进行改造,还可以改善代谢途径、优化代谢网络、获得期望表型细胞.为了获得更高效的突变效率,快捷、高通量的筛选方法,提高蛋白质定向进化的效果,研究者不断开发蛋白质体内、体外进化方法,取得了新的进展和应用.本文介绍了最近发展的蛋白质定向进化技术的原理、方法及特点,总结了突变文库的筛选方法和蛋白质定向进化的最新应用,最后讨论了蛋白质定向进化存在的挑战和未来发展方向.