中国旅美学者开创蛋白质工程研究新分支

　　

生物通报道：他毕业于北京大学，1992年自加州大学洛杉机分校获得博士学位后，他在加州理工学院完成了博士后工作，出站后于1994年进入了伊利诺斯大学。在他短短的不到20年的研究生涯中，获得了多个名誉头衔：
霍德华休斯医学院教授奖（Howard Hughes Medical Institute Professors Award, 2002）
伊利诺斯大学学者奖(University Scholar Award (UIUC), 2002)
生物传感与生物分子奖（Award Runner-up for the Biosensors and Bioelectronics Award, 2002）
伊利诺斯SCS优秀教学奖（University of Illinois SCS Excellence in Teaching Award, 2000）
Camille Dreyfus学者奖（Camille Dreyfus Teacher-Scholar Award，1999）
国家自然基金会特别创新奖（National Science Foundation Special Creativity Award）
这就是现任天津大学客座教授（2004年中国春辉计划），从事生物无机化学研究的陆艺教授。

许久以来，蛋白质研究都是个 “未开化之地”——大部分研究只是围绕20种天然氨基酸和由这些氨基酸不同组成的蛋白进行。然而，随着科学手段和各方面具体研究的进步（主要是发现病症或者其它生理现象的多基因决定性），蛋白质研究也越来越热门。而原本学习化学的陆艺也加入了这一行业。

陆教授在他今年的一篇综述“Design and Engineering of Metalloproteins Containing Unnatural Amino Acids or Non-native Metal-containing Cofactors”中提到金属蛋白设计和蛋白质工程正渐渐崭露头角，利用这一技术有利于阐明在蛋白结构和功能中处关键地位的蛋白残基的精确作用，也为未来蛋白质设计提供了指导意义，更为重要的是这一技术在广阔的生物学领域，比如药物药理分析和设计的应用。美国科学人杂志就此以“Give you Protein a Tune-up”为题报道这一领域的研究进展。

在这篇报道中提到，来自伊利诺斯大学的陆艺教授和Scripps研究所的Peter Schultz是蛋白质改造研究这一领域的引领者。在最初的实验中，通过遗传操作可以利用非天然（人工）的氨基酸控制识别UAG终止密码子的tRNA，这样每当读到UAG时就会跳过从而获得多出一段氨基酸序列的蛋白。但是这种方法的应用性不够广泛（化学操纵过程复杂，蛋白产量低），因此之后研究人员又对氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）进行了改造，使之只辨认目标氨基酸，将包含这样突变基因的质粒和UAG突变基因的质粒一起转化E.coli，这样就获得了大量不同氨基酸序列和生物特性的蛋白。

然而这一技术仍然有缺陷：一种新的氨酰-tRNA合成酶的研制需要几个月的时间，而且也不能保证这种合成酶能辨认出氨基酸之间（人工氨基酸与天然氨基酸）的细微差别。陆艺教授就这一问题分析了蛋白如何绑定到金属上的过程，并由此为药物合成设计出了新的生物催化剂（biocatalyst）——这种催化剂可以产生单一手性药物（pure enantiomeric drugs）（区别于目前的不同消旋混合物药物），而且研究估计这些蛋白不绑定在天然蛋白上。(生物通记者：张迪）

 
（图片来自Methods, 36:239–4, 2005.）