text: 今年诺贝尔化学奖的一半授予美国加州理工学院的FrancesH.Arnold教授，奖励她建立了“酶的定向进化”方法；另一半授予美国密苏里大学的GeorgeP.Smith和英国医学研究理事会分子生物学实验室的SirGregoryP.Winter，奖励他们关于“肽和抗体的噬菌体展示”的研究。
  酶是具有高效的催化能力和高度特异性的蛋白质，它们主宰着生命中的各种化学反应。可以说，没有酶就没有生命。地球上的生命之所以可以在温泉、深海和荒漠等不同的环境中生存，正是因为在进化过程中，生命的化学工具——蛋白质——不断地得到优化、改变和更新，具有了不可思议的多样性。
  定向进化，就是在实验室中模拟进化的过程，利用遗传变化和选择的原理，实现分子水平的进化，从而优化、改造蛋白质，解决人体中的“化学问题”。
  1993年，FrancesH.Arnold完成了酶（催化化学反应的蛋白质）的首次定向进化。之后，她对这种方法进行改进，使之成为现在用于开发新型催化剂的常规方法。开发出的这些酶可用于药物、可再生燃料等化学品的制造。
  酶的定向进化原理。1.在要改变的酶的基因中引入随机突变。2.将基因插入细菌中，细菌以之为模板产生出随机突变的酶。3.检测发生了改变的酶，那些在我们所需要的化学反应中表现最好的酶被筛选出来。4.对于这些选出来的酶，在其基因中再引入新的随机突变，循环重新开始。经过几次定向进化循环，酶的有效性可能会提高数千倍。
  1985年，GeorgeP.Smith开发出了一种被称为“噬菌体展示”的漂亮的方法——噬菌体，这种能感染细菌的病毒，被用于“进化”出新的蛋白质。GregoryP.Winter则运用噬菌体展示方法来进行抗体的定向进化，以生产新的药物。第一种基于这种方法的药物（阿达木单抗）于2002年获得批准，用于治疗类风湿性关节炎，银屑病和炎症性肠病。在那之后，利用噬菌体展示的方法，开发出了可以中和毒素、对抗自身免疫性疾病和治疗转移性癌症的抗体。
  噬菌体展示技术。GeorgeSmith开发了这种方法，用于寻找一个已知蛋白质的未知基因。1.在噬菌体外壳一种蛋白质的基因中引入一个基因（红色方框）。2.导入的基因产生的肽（红色L形）最终成为噬菌体表面的外壳蛋白质的一部分。3.利用一种经过设计的可以附着到那个肽上的抗体（黄色）来“钓出”那个噬菌体。
  利用噬菌体展示法进行抗体定向进化的原理。这种方法用于新药的开发。1.将抗体结合位点的遗传信息（红色方块）插入噬菌体的DNA中。之后，创建具有大量不同抗体的库。2.筛选出与特定目标具有较强结合的噬菌体（绿色）。3.在进行另一次选择前，将随机突变引入结合在目标上的抗体。4.之后的每一代，抗体结合得更强，并且对目标蛋白具有不断增加的特异性。
  文章编辑：冷眼(点击名字查看他发布的更多文章)
  paul发表在《泪目，花燕已去！此间不值，愿远方丰衣足食》