其中作为细胞生命活动基础的蛋白质,是由 20 多种不同氨基酸分子构成的有机大分子, 每种都具有其自身特性,有不同的变异结构和化学性质。令我们感到意外的是,蛋白质的组 装过程是由“分子机器”独自完成的,当它们走下“产品生产线 ”后,最终的形状,结构完 全按照分子链中,氨基酸的排列顺序提前决定的。在蛋白质的合成过程中,一些特定氨基酸 残基通过翻译后可以对所完成的肽链进行修饰,蛋白质也会产生化学结构的变化,通过多条 肽链的扭曲,折叠,螺旋,形成三维结构,参与到细胞的生命活动中。作为酶。它高效促进了生物的代谢过程;作为抗体,保护机体免受抗原的攻击,为细胞生命活动提供天然屏 障;作为运载体,可以将所需分子物质从身体中的一个位置携带到另一个位置,像这样的功 能还有很多,不同的蛋白质在机体代谢中,起着独有的作用。
在上述细胞生命活动中,蛋白质通常需要通过先进行组装成复合物(即分子机器)。丙 酮酸脱氢酶复合物作为一个理想的实例,作用于能量产生过程的核心步骤,催化糖酵解和三 羧酸循环连接的反应。近些年来[6~7],据科学家实验表明,该生命过程通过三种不同的酶(E1, E2 和 E3)催化三个独立的步骤。这三种酶有效地连接在一起成为一个大的多酶复合物:成为 核心为 60 个 E2 其周围分布有 30 个 E1,12 个 E3 和 12 个 E2 / E3 结合蛋白,这个多酶复合物 如图 1.1 所示。
图 1.1 丙酮酸脱氢酶复合物[8]
上述实例中的丙酮酸脱氢酶复合物就是一个天然的例子,充分表示出了“分子机器”的 在代谢过程的重要性。虽然有时我们对自然界的认识的是天真的,是单纯的,我们所采用的 分析工具都是从原始的,逐渐变得更高,更快,更强,但是我们每时每刻都在向自然界学习, 因为我们所研究的分子生物世界,就是一个宏观多样多彩的自然界的缩影。
有时候,一些化学生物学家在面对访谈,面对学术交流时,往往会被问到两个简单而又 复杂的问题,那就是“什么是化学生物学”和“前者相比于生物化学有什么不同”。简而言 之,化学生物学在解决问题考虑的是如何将之前所学习的化学知识应用于解决生物学问题, 而生物化学则是利用化学的方法用于处理生物学遇到问题,例如,研究生物大分子的化学组 成。二者还是有很大区别的。化学生物学家解决问题的两大工具是化学合成和生物表达。我 们通过基因重组和基因克隆技术,通过“生物工厂”大肠杆菌的帮助,完成重组质粒的表达 过程,完成了生物大分子的合成,可以用于开发和研究一些有机大分子生物,尤其是作为生命物质基础的蛋白质。Clone,一个神秘而又充满传奇色彩的领域,clone 一词则是起源于希 腊文-Klone。它的本意是,通过幼苗或嫩枝插条,采用无性繁殖或营养繁殖的方法,人工培 养产生新植物。从 1996 年第一只克隆羊的出生到现在,仅仅过去了 21 年,但克隆技术却有 了性的突破。抛开其表面所覆盖的伦理问题,社会问题,从基因克隆技术的本身来说, 它为分子生物学所带来的繁荣是无法被替代的。一些转基因食物,虽然其安全问题不容忽视, 但它所体现的经济效益,以及在生活之中的益处还是令人欣慰的。
科学家把人工操作动物遗传,繁殖的过程称为克隆。由此而衍生出来了一门新的生物技 术,“克隆技术”。基因,生物体的遗传密码,是分子生物学中最为神秘的部分。基因克隆 是 1970 年以来逐步发展起来的一门“艺术”。称之为一门“艺术”,是因为基因克隆就像一 位魔术师一样,为我们展现分子生物世界的奇妙。其主要步骤可分为以下五步,分,切,连, 转,选。通过相应技术手段,将目的基因导入宿主细胞,并成功大量复制。1970 年,S. Cohen 等人把一段外源 DNA 片段成功连接到质粒 DNA 上,构建了重组质粒,并将该质粒转入大肠 杆菌中,这是有史以来人类第一次完整的建立了基因克隆体系。40 多年后的今天,我的毕业 设计内容就是通过基因克隆技术,构建表达载体,完成对 Aβ40 和 Aβ42 所对应的基因进行克隆, 转化大肠杆菌使其表达。那么 Aβ40 和 Aβ42 多肽在阿尔兹海默病中所扮演的“角色”是什么?它 们又是怎样来影响老年人健康的呢?下面将根据一些前人的论文研究对 AD 的发病机制做一 个简单说明。 阿尔兹海默病模型多肽的化学合成与生物表达(3):http://www.chuibin.com/yixue/lunwen_205385.html