理性设计提高蛋白质热稳定性的研究进展

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1、殯櫅櫅櫅櫅櫅殯櫅生物技术进展2012年第2卷第4期233～239櫅进展评述櫅CurrentBiotechnologyISSN2095-2341櫅殯Reviews櫅櫅櫅櫅櫅殯理性设计提高蛋白质热稳定性的研究进展*田健，王平，伍宁丰，范云六中国农业科学院生物技术研究所，北京100081摘要:通过理性设计提高蛋白质的热稳定性一直是当今计算生物学及蛋白质工程领域中的一个研究热点。与传统的定向进化的方法相比，该方法具有目的性强、效率高的优点，对扩大蛋白质的应用范围与探究蛋白质结构和功能的关系均具有重要意义。本文详细介绍

2、了影响蛋白质热稳定性的因素，以及一些常用的通过理性设计来提高蛋白质的热稳定性的策略。由于影响蛋白质热稳定性的因素众多，并且众多因素之间还具有千丝万缕的联系，到目前为止研究人员还没有提出一个公认的适合于所有蛋白质的理性设计的策略，这也是现代计算生物学家及蛋白质工程学家们努力研究的一个重要方向。关键词:热稳定性;理性设计;解折叠自由能DOI:10．3969/j．issn．2095-2341．2012．04．01RecentAdvancesintheRationalDesigntoImprovetheProtein

3、Thermostability*TIANJian，WANGPing，WUNing-feng，FANYun-liuBiotechnologyResearchInstitute，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，Beijing100081，ChinaAbstract:Thestudiesontherationaldesignmethodsforimprovingtheproteinthermalstabilitywerethehotspotsinthefieldofcomp

4、utationalbiologyandproteinengineering．Comparedtothetraditionalmethodsforenhancingtheproteinthermostability，rationaldesignmethodshadmanyadvantages，suchashighefficiencyandstrongpurposes．Moreover，themethodscouldnotonlyexpandtheapplicationscopeofenzymes，butalso

5、helpustounderstandtherelationshipbetweenproteinstructureanditsfunction．Inthispaper，weintroducedsomefactorsthatrelatedtotheproteinthermostabilityandstrategiesusuallyusedtoimprovetheproteinthermostabilityindetail．However，thereweremanyfactorsthatcouldaffectthe

6、thermalstabilityofproteins，andthereweremanyintricatelinksamongthesefactors．Sofar，theresearchersdidnotyetproposearationaldesignstrategythatcouldadapttoallproteins．Butitwasanimportantdirectionthatneedthecomputingbiologistsandproteinengineeringscientiststostud

7、y．Keywords:thermostability;rationaldesign;freeenergyofunfolding酶作为天然的生物催化剂，具有较高的催化惊奇地发现嗜热酶与中温酶相比，除最适反应温效率和底物特异性，在工业生产上具有巨大的应度与热稳定性存在一定差异外，它们的序列具有［1］用潜力和良好的发展前景。但是，由于许多酶蛋较高的相似性(通常可达到40%～80%)，三级白分离于常温菌，经过长期的自然选择，已充分适结构也高度相似，催化机制也相同。由此可推断应了生物体的催化要求，因而在工业生产的热处这

8、些中温酶和嗜热酶可能是来源于同一祖先，但理条件下(温度通常会超过45℃)普遍存在耐受由于其所处自然环境的差异，而逐渐进化成热稳性差的问题，这严重制约了这些酶在工业生产中定性不同的酶蛋白。此外，有研究表明通过对中的应用。近年来，随着对嗜热酶研究的深入，人们温酶特定位点的氨基酸进行突变可以显著提高其收稿日期:2012-06-07;接受日期:2012-06-21基金项目:国家自然科学基金项目(309008