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    熒光蛋白試劑照亮未來(lái)生物工廠(chǎng)

    [2013/5/1]

          中國科學(xué)院生物物理所非編碼核酸重點(diǎn)實(shí)驗室王江云等人已開(kāi)始在其他活細胞中進(jìn)行新的實(shí)驗，希望作出一批樣本。下一步的工作，將是賦予大腸桿菌產(chǎn)氫、固氮的能力，使其成為未來(lái)生物工廠(chǎng)的催化劑和發(fā)動(dòng)機。
    　　
    　　春暖花開(kāi)，人們紛紛走出戶(hù)外踏青。然而，在中國科學(xué)院生物物理所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)生物物理所），有這樣一群科研人員似乎更樂(lè )意“貓”在實(shí)驗室，鼓搗那些瓶瓶罐罐。
    　　
    　　科研大樓里的設備與平常工作日一樣在轉動(dòng)，發(fā)出了輕微、柔和的嗡嗡聲，實(shí)驗臺前坐著(zhù)身穿白大褂的研究人員，有的在觀(guān)察顯微鏡里的動(dòng)靜，有的拿著(zhù)塑料器皿倒騰藥劑，屋外的美景似乎跟他們毫不相關(guān)，他們關(guān)心的是那座未來(lái)清潔生物工廠(chǎng)。
    　　
    　　熒光蛋白履新
    　　
    　　生物物理所非編碼核酸重點(diǎn)實(shí)驗室王江云等人，在大腸桿菌細胞中，實(shí)現了具有金屬結合能力的非天然氨基酸基因編碼，并于不久前發(fā)表于德國《應用化學(xué)》雜志。
    　　
    　　“我們希望能改造熒光蛋白，使其成為光合作用的元件�！蓖踅聘嬖V《中國科學(xué)報》記者，現在污染嚴重，在之前的實(shí)驗中，他們發(fā)現水母熒光蛋白能夠吸收和傳遞光能。如果對其進(jìn)行改造，賦予其光合作用的能力，就有可能把大腸桿菌變成光合菌，為未來(lái)生物工廠(chǎng)提供能源。
    　　
    　　他們已開(kāi)始在其他活細胞中進(jìn)行新的實(shí)驗，希望作出一批樣本。下一步的工作，將是賦予大腸桿菌產(chǎn)氫、固氮的能力，使其成為未來(lái)生物工廠(chǎng)的催化劑和發(fā)動(dòng)機�！斑@是我們的夢(mèng)想�！�
    　　
    　　目前在國際上也有用熒光蛋白作研究的團隊，但王江云等人是第一組用熒光蛋白進(jìn)行光合作用研究的。王江云認為：“如果研究沒(méi)有新意，只是重復別人的工作，沒(méi)有意義，論文也發(fā)表不了�！�
    　　
    　　熒光蛋白只有吸收所有光譜，才能提高光合作用的效率。在這次實(shí)驗中，王江云團隊做了綠（sfGFP）、黃（sfYFP）、橙（PsmOrange）、紅（eqFP650）4種熒光蛋白的發(fā)色團中心，通過(guò)編碼非天然氨基酸8-羥基喹啉丙氨酸（HqAla），顯著(zhù)擴展了熒光蛋白吸收光譜的范圍。
    　　
    　　不懼失敗
    　　
    　　來(lái)到實(shí)驗室，記者發(fā)現參與這項實(shí)驗的兩位博士都在。王江云并沒(méi)要求學(xué)生在節假日里到實(shí)驗室工作，他們卻不約而同地過(guò)來(lái)了。身材高瘦的李家松，手里正拿著(zhù)幾個(gè)白色的器皿。他是論文的第二作者。在這次實(shí)驗中，他主要負責熒光蛋白晶體的生長(cháng)和結構的解析。
    　　
    　　“長(cháng)晶體需要運氣�！崩罴宜烧f(shuō)，他曾往大腸桿菌細胞中插入一個(gè)結構，發(fā)現原來(lái)的條件不行，用了1年時(shí)間，才發(fā)現有氯化銫成分的比較“靠譜”，因為氯化銫能穩定蛋白。他把熒光蛋白提純后，用計算機模擬其分子結構，解釋了其中的現象。
    　　
    　　“這項實(shí)驗的成功關(guān)鍵在于敢去嘗試�！崩罴宜烧f(shuō)，“我這兩天呆在實(shí)驗室，想把偏紅的熒光蛋白顏色改變一下，或者讓它變得更亮一些�！�
    　　
    　　另一位博士生周慶，是論文的第三作者。他用了3個(gè)月時(shí)間，在實(shí)驗室建立的上萬(wàn)個(gè)氨基酸突變體材料庫中，采用更加環(huán)保和廉價(jià)的綠色合成方法，終于篩選出了一個(gè)高效突變體，合成了本次實(shí)驗中用的HqAla。
    　　
    　　“遭遇最多的是失敗，沒(méi)有意志力無(wú)法堅持�！敝軕c對此頗為感慨。
    　　
    　　自2009年來(lái)到實(shí)驗室開(kāi)始碩博連讀，周慶的主要工作就是篩選。他差不多每天要在96孔板里表達各種突變體，將底物加入裂解液中，點(diǎn)TLC版。這項工作類(lèi)似于催化反應，需要不斷優(yōu)化溫度、pH值、酶等等，否則酶的轉化率得不到提高。這篇論文的發(fā)表，是他接觸科研工作做的第一個(gè)課題，很辛苦，也很有收獲。
    　　
    　　清潔工廠(chǎng)圓夢(mèng)中
    　　
    　　回到辦公室，王江云對記者進(jìn)一步描繪了他的夢(mèng)想。
    　　
    　　“科研人員正在活細胞中發(fā)展一系列新反應，包括點(diǎn)擊化學(xué)反應、氧化還原反應、消除反應、環(huán)加成反應、烯復分解反應等，為未來(lái)生物工廠(chǎng)的建造提供強大推動(dòng)力�！彼豢跉庹f(shuō)了諸多專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。
    　　
    　　目前，該課題組已實(shí)現在活細胞中增強蛋白質(zhì)翻譯機器的功能，實(shí)現了蛋白質(zhì)藥物及酶的定點(diǎn)特異修飾，從而大大優(yōu)化其催化活力及藥學(xué)性能。同時(shí)，該團隊把只能在有機溶劑里進(jìn)行的一些重要的金屬催化反應，引入到蛋白質(zhì)及活細胞中，充分擴展了生物底盤(pán)細胞的化學(xué)催化功能。
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