酶的理性设计

药 物 生 物 技 术

Pharmaceutical Biotechnology 2011 ，18 (6)538 ～ 543

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酶的理性设计

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， 淑珍 ，陈依军

陈 勇 王

( ， ，210009)

中国药科大学生命科学与技术学院 江苏南京

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摘 要 酶作为一种重要的生物催化剂 广泛应用于医药 化工等领域 但由于新酶以及酶的新用途开发速

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度的不足使得其应用受到了限制 酶的理性设计是新酶发现的一个重要来源 对于扩大酶的应用范围发挥重要

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作用 近年来 采用传统基于实验结果的设计的方法已取得了可喜的进展 然而 随着计算机技术的发展 计算

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机辅助设计和从头设计的方法和策略得到了更为迅猛的发展 已成为理性设计新酶的有力工具和新的研究前沿

文章就各种理性设计方法和策略以及未来发展趋势进行简要介绍和讨论。

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关键词 新酶 理性设计 计算机辅助设计 从头设计

中图分类号 Q55 文献标志码 A 文章编号 1005-8915 (2011)06-0538-06

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酶是具有催化功能的大分子物质 几乎可以催化生命 的进行 由此可见 改变酶活性中心内的相关残基可以对催

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过程中所有的化学反应 其精确的空间结构使它们具有催 化过程产生很大影响 甚至获得新的催化活性 目前 基

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化效率高和专一性强的优点 。酶作为生物催化剂广泛应 于实验结果的设计方法主要有定点突变、loop 改造以及催

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用于医药化工等领域 具有经济环保等优势 目前新酶的 化金属离子替换

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来源主要是从自然界中筛选 然而近年来新酶以及酶的新 定点突变

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用途的开发速度远不能满足当今工业化生产的需求 如何 活性中心含有可以结合底物和提供反应基团的关键残

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进行合理的设计和改造以获得催化效率更高 选择性更强 基 根据酶的空间结构和催化机理对这些关键残基进行