定向进化作为近几年发展起来的、体外模拟生物自然进化过程的一种全新蛋白质改造策略日益受到广泛关注，已成为当今自然科学最前沿领域之一。随着糖化工业的发展，迫切需要在常温条件下具有高水解淀粉活力的糖化酶制品，通过定向进化方法获取常温下活性大大提高的糖化酶基因是满足这一生产要求的新思路。由南开大学生命科学学院承的天津市自然科学基金项目“利用定向进化技术提高糖化酶活性”（043606711），利用将四种随机突变技术有机结合起来的突变新技术和高通量筛选技术开展糖化酶定向进化研究，对比分析了进化酶分子的氨基酸序列差异与酶活力间的关系，阐明了糖化酶的酶解构-功能相关性。该项目利用RT-PCR方法从黑曲霉、米曲霉、无花果曲霉、米根霉、少根根霉等糖化酶工业菌株中分离糖化酶基因，并进行了序列分析和基因表达特性分析；将四种不同的随机突变技术(DNA洗牌、高错误倾向PCR、一分子PCR、帽子位点长度改变)有机结合起来，对糖化酶基因进行随机突变，构建了突变文库；从突变文库中定向筛选出30-37℃条件下酶活力提高的进化酶分子，开展了进化酶分子的表达特性和酶动力学特性研究；对糖化酶工业株进行了分子生物学鉴定，建立了糖化酶基因原核和真核表达系统，分析了其表达特性；克隆了3条糖化酶基因，注册基因序列8条，筛选出酶活力提高2倍以上的进化分子14个，并研究了其序列和表达特性，序列分析发现糖化酶分子中存在7个结构保守域和多个高度保守位点。该项目已在《科学通报》、《生物学通报》、《植物生理学通讯》、《南开大学学报(自然科学版)》和NCBI Sequence等国内外核心期刊上发表文章16篇，出版著作1部，申报发明专利1项，培养硕士研究生5名。
　　　　　　　　

（南开大学生命科学学院 陈德富）