生物催化剂的高通量筛选方法.pdfVIP

第32卷第7期 Vol.32No.7 2009年07月 Jul. 2009 生物催化剂的高通量筛选方法 1 2 2 宋连明 ，孙 敏 ，郝宏强 礼 韦 （1.石家庄华曙制药集团，河北 石家庄 050031；2.河北化工医药职业技术学院，河北 石家庄 050026） [ 摘 要] 生物催化技术是工业可持续发展最有希望的技术，生物催化剂有着很好的应用前景。介绍了高通量筛选生物催化 剂的常用方法。 [ 关键词] 生物催化剂；高通量；筛选；方法 [ 中图分类号] R965.1 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1003-5095(200 生物催化是利用酶或有机体作为催化剂实现化 HTS）是近年来发展起来的一种新型筛选技术，具有微 学转化的过程，具有条件温和、高效专一、环境友好等 量、快速、灵敏的特点，在短时间内可以检测大量的微 特征，已产生显著的社会效益和经济效益。生物催化 生物。高通量筛选就是应用先进的技术手段，同时对 技术被认为是工业可持续发展最有希望的技术。 大量的被筛选样品的催化活性进行分析评价，筛选出 生物催化反应具有高度的化学区域和对映体选 具有高催化活性酶的过程。 择性，特别适用于医药、食品和农业等化工产品的合 发明酶活检测方法的推动力很大程度上来自于 成制备。生物催化的手性合成反应条件温和、无毒、无 酶的发现和改造，酶工程使得人们对生产用酶的认同 污染、低能耗、环境友好、高效率、高选择性，是手性合 度和利用程度不断增加，特别是在精细化学品合成领 成方法研究的热点和发展方向。 域。高通量筛选的理想分析系统应该能对酶标板上每 与化学催化剂相比，细胞和酶作为生物催化剂的 个孔进行自动化操作，而且不同的检测法应能够同时 优点：对映体选择性和区域选择性；反应需要的温度 进行，高通量筛选目前的重点是发展一种简单灵敏的 低（0～110℃）；能量消耗低；在pH2～12范围内具 检测技术，使得检测条件下活性很低的酶也能被监测 有活性；副产物较少；正确使用下无毒性；可重复利用 到。现在已经在高通量筛选中建立了比色、发光、荧光 （固定化）；可由生物降解；可无限量生产。缺点：高温 等自动化检测方法。 下不稳定；极端pH条件下不稳定；在聚合溶剂中不稳 1 根据颜色变化进行高通量酶活检测 定，会被一些金属粒子抑制、种类少，发现和改进的周 1. 1 用显色底物直接检测 期太长；会被蛋白酶水解，有些价格昂贵；有些需要昂 颜色变化是最简便的追踪酶反应的方法，如用对 贵的辅助底物等。 硝基苯基衍生物检测水解酶的活性。常用的用来模拟 酶作为一种生物催化剂在手性合成中有着很好 水解酶天然底物的对硝基苯基衍生物有对硝基苯酯 的应用前景，但天然酶蛋白质的物理、化学性质很可 胰岛素、对硝基苯基磷酸胆碱,每个模拟底物都是在 能不适宜用于工业化生产过程。在过去的5～10年 通常的底物上添加一个对硝基苯基基团，可以根据水 里，生物催化发生了几大改变：包括从大量酶源中高 解释放出的黄色对硝基苯酚或对硝基苯胺来进行检 通量筛选生物催化剂、生物催化平行实验技术及设 测。 备、基因和蛋白质组学发展所带来的廉价测序技术以 1. 2 pH指示剂法 及为了优化而发展的定向进化技术。高通量筛选使得 大多数酶并不能直接引起颜色变化，为了检测一 寻找一种能完成特定反应的生物催化剂变得更加容 个没有生色集团的底物的反应，需要将反应产物转变 易。 为一个有色