諾貝爾化學(xué)獎授予酶和抗體的直接進(jìn)化

酶定向進(jìn)化的基本原理。在定向進(jìn)化的幾個周期之后，一種酶的效率可能會提高幾千倍。[Johan Jarnestad/瑞典皇家科學(xué)院]

今年，諾貝爾化學(xué)獎?wù)J識到，當(dāng)科學(xué)家需要改善酶和抗體時，他們有時會發(fā)現(xiàn)，他們能做的最理性的事情就是放棄理性的設(shè)計。相反，他們可能會求助于定向進(jìn)化，也就是生物學(xué)中最強(qiáng)大的過程的人類定向版本。

定向進(jìn)化的先驅(qū)被諾貝爾委員會包括弗朗西絲·h·阿諾德博士,萊納斯·鮑林化學(xué)工程教授,加州理工學(xué)院的生物工程和生物化學(xué),喬治·p·史密斯博士名譽(yù)館長特聘教授在密蘇里大學(xué)生物科學(xué),先生和格雷戈里。冬天,MRC實驗室的博士,分子生物學(xué)。阿諾德博士因為“酶的定向進(jìn)化”獲得了一半的諾貝爾獎。史密斯和溫特分享了另一半“肽和抗體的噬菌體展示”。

和自然進(jìn)化一樣，定向進(jìn)化也包括交配和選擇。然而，在定向進(jìn)化中，這些過程是被管理的。例如，在定向進(jìn)化中，交配可能是通過DNA重組來完成的，而選擇就是施加選擇壓力，而選擇這種壓力是為了達(dá)到理想的目的，例如產(chǎn)生一種高效的酶、一種方便的生物燃料或一種抗癌藥物。

諾貝爾獎得主的靈感來自生命的化學(xué)工具——蛋白質(zhì)。自從生命的第一批種子在大約37億年前出現(xiàn)以來，蛋白質(zhì)被優(yōu)化、改變和更新，創(chuàng)造了難以置信的多樣性，解決了不計其數(shù)的化學(xué)問題。

阿諾德從自然界中得到啟發(fā)，于1993年進(jìn)行了第一次酶的直接進(jìn)化。從那時起，她改進(jìn)了目前常規(guī)用于開發(fā)新催化劑的方法。阿諾德博士的酶的用途包括更環(huán)保地制造化學(xué)物質(zhì)，如藥品，以及為更環(huán)保的交通部門生產(chǎn)可再生燃料。

利用噬菌體顯示技術(shù)指導(dǎo)抗體進(jìn)化的原理。這種方法被用來生產(chǎn)新藥。[Johan Jarnestad/瑞典皇家科學(xué)院]

1985年，史密斯博士發(fā)明了一種被稱為噬菌體展示的優(yōu)雅方法，一種噬菌體——一種感染細(xì)菌的病毒——可以用來進(jìn)化新的蛋白質(zhì)。溫特博士利用噬菌體展示技術(shù)指導(dǎo)抗體的進(jìn)化，目的是生產(chǎn)新的藥物?；谶@種方法的第一種藥物adalimumab于2002年獲得批準(zhǔn)，用于治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、銀屑病和炎癥性腸病。從那時起，噬菌體展示已經(jīng)產(chǎn)生了抗體，可以中和毒素，對抗自身免疫性疾病，并治愈轉(zhuǎn)移性癌癥。

承認(rèn)Drs的貢獻(xiàn)。諾貝爾委員會指出，阿諾德、史密斯和溫特“我們正處于定向進(jìn)化革命的早期，它正以許多不同的方式為人類帶來并將帶來最大的利益。”

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