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浅谈分子定向进化技术

前言分子定向进化又称实验室进化或进化生物技术，它在体外模拟自然进化机制，使进化朝着人们需要的方向发展。近年来，分子定向进化技术研究和应用的领域逐渐扩大，涉及基因治疗、医学诊断、食品和化学工业等各方面。随着各种新型突变技术和新型检测系统的出现，分子定向进化技术研究将向纵深发展。一.分子定向进化技术1.分子定向进化技术的定义分子定向进化(moleculardirectedevolution)是在分子水平研究所需生物的特定基因或蛋白质，可以在试管里进行无性繁殖或有性繁殖，其实质是达尔文进化论在分子水平上的延伸和应用，是在体外模拟突变、重组和选择的自然进化机制，使进化朝着人们需要的方向发展。二.分子定向进化的选择策略1.致错PCR(error—pronePCR，epPCR)技术是指在利用Taq酶进行PCR扩增目的基因的同时引入碱基错配，导致目的基因随机突变。2..盒式突变(cassettemutagenesis)技术即寡核苷酸介导的诱变技术，是用一段人工合成具有突变序列的DNA片段，取代野生型基因中的相应序列。3.DNA改组(DNAshuffling)技术，又称有性PCR(sexualPCR)或分子育种(molecularbreeding)，即DNA分子的体外重组。通过DNAshufling技术，既可对单基因或DNA片段进行改组，也可对基因组或染色体等进行改组。4.高通量筛选技术(High-ThroughputScreening，HTS)表面展示技术是筛选蛋白质突变体库的高通量筛选方法，特别在抗体的研究当中应用非常普遍，具有高效、高灵敏度等特点。目前，表面展示技术有：噬菌体表面展示技术，细菌表面展示技术，酵母表面展示技术，酵母双杂交系统，核糖体展示技术．蛋白质片断互补试验.（2）.细菌细胞表面展示技术(BacterialCellSurfaceDisplay)结合荧光激活细胞筛选仪(Fluo．rescenceActivatedCellSorting，FACS)或流式细胞筛选仪(flowcytometry)是非常有效的高通量筛选方法.该技术是目前惟一能够定量检测单细胞水平和大量突变体酶催化活性的方法。它能够决定突变体库中每个克隆的功能特性。三.分子定向进化技术的应用1.在治理环境生物污染方面的应用有机磷的降解，Cho等通过两轮的DNA改组和筛选，分离得到可提高降解甲基对硫磷的突变体，其中典型的突变体为22A11，水解甲基对硫磷的能力较野生型提高了25倍。诸如此类还有对三氯丙烷、三氯乙烯、五氯苯酚的降解.2.分子定向技术在农业中的应用农业饲料酶制剂中的应用：通过易错PCR和DNA改组技术，获得高比活和低pH淀粉酶；碱耐受性和在碱性条件下高活性的纤维素酶；耐高温的纤维素酶；水解二糖的能力较野生型高31％葡聚糖内切酶；温度耐受性超过90℃，最适pH为酸性的木聚糖酶。四.展望伴随着分子生物学新理论和新技术的发展，分子

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