非天然氨基酸的应用现状和前景

1. 生物催化

1)提高酶催化活性

在生物技术领域，酶经过化学修饰后能够在有机溶剂中高效地发挥催化作用，并表现出新颖的催化性能。现在研究者也引入许多催化基团到蛋白质中，细菌磷酸三酯酶PTE)以非常快的转化效率催化农药对氧磷水解，其活性已接近进化限制。利用tRNA'cu／TyrRS对，用L一(7-羟基香豆素一4一基)乙基甘氨酸或L一(7一甲基香豆素一4一基)乙基甘氨酸(对PTE进行修饰，其PTE的催化效率提高了8～11倍，这为酶的分子改造提高其活性提供了一条新的思路。

2)增强酶热稳定性

特氟龙能使阻燃和防火氟化高分子材料表面固化，受此启发，纽约大学金·蒙克莱尔研究小组开创了一种能增强蛋白质界面的工艺过程。借助营养缺陷性菌株和在培养基中加入对氟苯丙氨酸，制备了对氟苯丙氨酸磷酸酯酶，性能测试显示，这种酶蛋白具有类似于特氟龙的耐热性能，在60℃的高温下仍可保持结构稳定，同时活性和功能没有丝毫减弱。在同样温度下，天然蛋白质分子中的氢键会断裂，导致结构改变并发生蛋白质变性。通过此氟化氨基酸对蛋白质的修饰，给蛋白质热稳定研究开辟了新的视野。

2. 蛋白质结构和功能探针

光诱导化学反应存在自然界中，它能调节许多细胞和生物功能，Wang等。用光反应非天然氨基酸对一(2一四唑)苯丙氨酸(p-(2一tetrazole)phenylalanine，(p-Tpa))对肌红蛋白进行修饰，这给用光来调节蛋白质功能提供了可能。对甲氧基苯丙氨酸([C]p—methoxypheny1alanine)对P450进行修饰，修饰后P450和其它原子结合，可以用来阐明P450在配体位点的构象改变，同时也可以解释哺乳动物P450的复杂动力学现象。

3. 药物蛋白

在医疗蛋白开发上，大量同源修饰蛋白的产生是理想的_5。如对许多抗原和抗原决定簇来说，一个强烈的免疫反应是需要的，利用校正tRNAcLyur／TyrRS对，用对乙酰苯丙氨酸(p-acety|一phenylalanine)对抗体抗原结合片段进行修饰，这给多聚物医疗蛋白的产生提供了可能。

4. 蛋白质交联反应

蛋白质交联在疫苗开发、药物传递、功能型水合胶方面发挥着重要作用。这些交联虽然发生在自然中，但实验室很难应用这个方法。通过3，4一二羟一L一苯丙氨酸(3，4-dihydroxy—L-phenylala—nine)对GFP蛋白进行修饰，从而实现了蛋白质与多聚糖的生物交联，这给蛋白质交联和合成生物学的发展带来了新的希望。用对炔丙基氧苯丙氨酸(p-propargyloxyphenyla1anine，(pPa))完成了二氢叶酸还原酶和超折叠绿色荧光蛋白的修饰，由于pPa含有酮基，它能在一价铜离子介导下使炔基与叠氮基发生交联反应，同时pPa对UV不敏感，这使异源蛋白质间的交联也成为了可能。