蛋白質分子定向進化簡介

賴福春

【摘 要】定向進化是改進蛋白功能與活性的有效手段，主要是在實驗室里模擬自然進化過程，由易錯PCR、DNA改組、隨機引導重組和交錯延伸技術等方法進行誘變與突變基因體外重組，設計高通量篩選方法來選出需要的突變株。其對研究蛋白質的結構與功能的關系具有重大意義。本文綜述了定向進化技術的發展及應用。

【關鍵詞】定向進化；易錯PCR；DNA改組；篩選

在20世紀80年代建立起來的新興學科——蛋白質工程使人類可以根據已掌握的信息按照自己的意愿和需要改進蛋白質。蛋白質工程最初的目的是：通過對蛋白質分子結構的合理設計，再通過基因工程的手段，生產出具有更高生物活性或全新的、具有獨特活性的蛋白質。但是傳統的蛋白質工程方法（即合理設計）無法滿足對現有蛋白質進行分子改良的要求。面對這種情況，定向進化法逐漸受到重視。

蛋白質分子定向進化，屬于蛋白質的非理性設計，是蛋白質工程的新策略，是在試管中模擬達爾文進化的過程，利用分子生物學手段在分子水平創造分子的多樣性，結合靈敏的篩選技術，迅速得到理想的突變體。與合理設計相比，蛋白質定向進化在不清楚蛋白質結構的情況下，可以得到具有預期特性的新蛋白質。蛋白質定向進化是蛋白質工程的有效手段，其應用的領域逐漸擴大，遍及工、農、醫、食品等各方面。

一、定向進化的思想、概念和原理

1967年Spiegelman等最先提出分子水平上的體外定向進化思想，在隨后幾十年，通過各國生物學家和其他各界科學家的努力，這一思想轉變為現實，并融入到人類生產的領域。……