2020年12月22日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院科研團隊在《Cell》上發(fā)文，證明其自主研發(fā)的限制性蛋白水解-質(zhì)譜技術(shù)（Lip-MS）捕捉到了酵母和大腸桿菌中酶活性變化、酶底物位置占有率、變構(gòu)調(diào)節(jié)、磷酸化和蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用，精確定位單個功能位點。這個研究成果成為2020年世界生物領(lǐng)域十大科研成果之一，是有其原因的。

雖然活的細(xì)胞中每時每刻都發(fā)生著新陳代謝，都有很多生物酶參與，然而這個酶反應(yīng)過程不同于一般的化學(xué)變化，更不是簡單的化學(xué)變化。以本研究成果中以酵母和大腸桿菌為例，細(xì)胞中會合成一定量的生物酶，這些酶對細(xì)胞的生命和生存起到至關(guān)重要的作用和功能。然而，這些酶反應(yīng)的規(guī)程是怎樣的？反應(yīng)受哪些條件影響？其中的根本原理是什么？都是以往難以探索的簡單科學(xué)問題，我們常常以對反應(yīng)結(jié)果的觀察和檢測來對反應(yīng)過程進行分析和猜測。對，你沒有看錯是猜測，一般的簡單的化學(xué)變化過程比較好觀察和監(jiān)測，也可以通過反應(yīng)結(jié)果進行直接的分析判斷。然而酶反應(yīng)是一個復(fù)雜的生化反應(yīng)過程，其每個時段中酶的變化，反應(yīng)的進度，反應(yīng)的方式，反應(yīng)的過程等都對最終的反應(yīng)結(jié)果有影響。

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院科研團隊采用Lip-MS質(zhì)譜技術(shù)，通過對酵母和大腸桿菌細(xì)胞中酶反應(yīng)過程中，酶活性的變化、酶底物位置占有率、變構(gòu)調(diào)節(jié)、磷酸化和蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用進行實時監(jiān)測，從而對酶反應(yīng)過程進行全程的跟蹤和分析，通過多次試驗的對比和分析，就可以知道生物酶反應(yīng)的特點特性，可以分析酶反應(yīng)的關(guān)鍵點。通過對精準(zhǔn)功能位點的定位，可以知道巨大的酶分子在反應(yīng)過程中到底是什么機理和原理推動酶反應(yīng)的進行，從而揭開蛋白質(zhì)的生命之謎。

這一成果得益于先進的Lip-MS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，以往人們無法對一個細(xì)胞中某個酶的功能位點進行精準(zhǔn)定位，更別說追蹤反應(yīng)的進程和變化了。隨著更先進的觀察手段和設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用，我們就可以對更多的生命科學(xué)問題進行探索和研究。以生物酶反應(yīng)為例，不管在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外還是在生產(chǎn)活動中，其反應(yīng)的不確定性和難控制的特點都是源于我們對其反應(yīng)過程大多是推測和宏觀觀察，在微觀層面或在電化學(xué)層面的跟蹤和觀察都沒有突破，所以難以驗證各種推測和判斷。這對酶制劑工程、生物提取工程、生物醫(yī)藥工程等領(lǐng)域一直是阻礙發(fā)展的重要因素。本成果正是提供了一條新的研發(fā)之路。必將在不遠(yuǎn)的未來推動相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

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