生产“设计者”酶——大自然特有的催化剂变体——也许比科学家们曾经想的要简单。牛津大学的化学家们通过改变构造酶的几百种氨基酸中仅仅一个氨基酸,迫使这种酸从事于与它底物不同的化学作用,该技术可以通向研究更干净的生产药物和其它有用化学药品的方法。

萨拜因 · 弗莱施(Sabine Flitsch)及其同事分析研究了一种细胞色素P-450酶,它是由假单胞菌属putida细菌菌株产生的。然而现在化学家们改变了这个酶,把一个叫基因加到一个完全不同的二苯基甲烷分子上,它是制造聚氨基甲酸乙酯树脂的化合物之一。

他们相信他们的成功将使他们学会如何用同样的方法协调酶,生产有用的化合物。

为了制得“设计者”酶,牛津大学研究者们全力集中于分子的活性部位——通常束缚蔌酮-[2]的部位。该小组预测,细微地改变活性部位将明显地改变内部吻合的分子类型。首先他们使用计算机尖端程序预测,如果把一个氨基酸代替组成活性部位的三个氨基酸中的一个,将会发生什么情况?这三个氨基酸都含有六碳原子环的芳香族团,且是未改变的酶中蔌酮-[2]分子的支撑点。计算机模拟显示,这个细微的变化将降低酶结合酮-[2]的能力,且提高了它的疏水亲和力——诸如二苯基甲烷分子。

为了进一步地证实他们的设想,化学家们转向了遗传工程。他们制成了一条含细胞色素酶基因顺序的DNA,并且改变了它的顺序,以便子指定遗传密码以合成在活性部位带替代氨基酶的酸变体。然后他们把设计的DNA移植进另一个细菌里以产生足够的设计者酶供他们研究。

尽管其它化学家已经改变了酶,以便他们分析研究不同的分子。但这是研究者第一次通过仅仅改变一个氨基酸而达到如此的成功。

[黄秀峰译自New Scientist,1995年第2期]