蛋白传感器

病患者的血糖水平并可为人工胰提供长期功能监测。此外，Hellinga博士还预言此类生化传感器将来还会在监测污染源以及生化武器等有害物质方面大有用途。Hellinga先生强调，该检测系统具有很强的适应性。他说：“这些修饰蛋白是以细菌赖以检测周围化学环境的特异蛋白质为基础开发出来的，由于自然界化学物质不计其数，这就决定了细菌蛋白检测系统种类的多样性，而另一方面也就为成千上万生物传感器的诞生提供了物质基础。借助于我们自行研制的功能强大的计算机辅助设计工具，将这些种类众多的研究对象加以修饰加工，使之成为高特异性及高敏感性的蛋白生化传感器完全可能。”“而且，其他生物传感器与之相比，就显得不仅操作复杂而且效用低下，那些检测系统一般都是依靠酶促反应来完成的，需要监测化学反应的反应物及生成物，并需随时补充消耗的化学物质；加之那些生化传感器在很大程度上都依赖于天然蛋白质，这就大大限制了其适应性。我们开发的修饰蛋白传感器不仅具有很好的适应性，而且这些修饰蛋白可以认为都是生物成分与电子成分的稳固组合。”Hellinga补充道。在发表的论文中，Hellinga及其合作者描述了他们如何以一种称之为“细菌胞质结合蛋白”的细菌蛋白质为研究对象开始进行研究的详细过程。那些细菌蛋白质族是由许多位于细菌表面的“超家族”蛋白质组成的。这些超家族蛋白就是细菌用来寻找诸如葡萄糖等食物资源以及躲避有毒物质的高效特异传感器。除了他们广泛的可变性以外，这些蛋白质主要的特点为它们的功能活性区域是与细菌传递代谢信号的特定结构域变构耦合在一起的。这样内部信号变化就可以直接触发诸如细菌向食物源移动的生物活动。所谓变构耦合现象就是指蛋白质的两个彼此独立的不同结构域，其中一个可以在不影响另一个结构域的情况下自身发生剧烈变化。尤其是细菌蛋白质的功能活动就如铰链一般，当化学靶物质一旦与其活性部位结合，该铰链就会并拢，从而触发产生远处的代谢信号。“称之为铰链折叠运动很容易令人理解，也较好操作”Hellinga解释说。例如，在一项实验中，科研人员改变了细菌麦芽糖结合蛋白的活性部位，使之与钌金属离子结合部位耦合在一起，当该离子结构域一旦发生改变就会产生电压变化。因此，在加入麦芽糖使该蛋白的结构发生变构的同时，就会产生麦芽糖浓度依赖性电流变化。为了更好地解释他们“铰链折叠”机制的通用性，科研人员又应用与葡萄糖及谷酰胺产生特异反应的其他蛋白质研制出了另外的生物电传感器。此外，为充分说明他们开发的这一检测系统的适应性，他们从根本上又重新设计了麦芽糖结合活性部位以便使其与锌探测器结合。最后为了证实他们开发的生物传感器探测特定物质的独立性，他们演示了利用其生物电传感器特异性测定啤酒中麦芽糖浓度及人血浆中血糖浓度的试验过程。Hellinga先生对该系统的应用前景充满了信心，他坚信已开展的真实的具体实践，已经充分证实了该系统无与伦比的高效性及特异性。
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