由Duke大學醫學研究（jiū）中心的生化學家Homme  Hellinga率領的研究（jiū）小組最近成功開（kāi）發了一項新技術（shù），利用該技術可（kě）以（yǐ）將蛋（dàn）白質修飾為對某些化學物質具有高特異性、高（gāo）敏感性的生化傳感器。這些修飾蛋白一旦（dàn）與電極相連就會產生對某混合物（wù）中特定的（de）化學物質產生反映該物質（zhì）濃度和特性的電信號。據此可以探測某些化學成分並精確計算該物質的濃度（dù）水平。　　 其實（shí），以前已經有利用修飾加工蛋白質成功（gōng）探測血糖及啤酒中（zhōng）麥芽糖的相關（guān）報道，這充分說明此類蛋白質（zhì）能夠將某些特定生物分子（zǐ）從某（mǒu）混合物中挑選出來，並且並（bìng）不對該混合物中的其他（tā）成分造成任何不良影響。　　 Hellinga認為由於（yú）這些（xiē）修飾（shì）蛋白作（zuò）用非常強大（dà）並具有高特異性的（de）特點，相信這些特異蛋白的（de）問世將為開發大量的化學探測器提供重要物質基礎。僅就（jiù）醫學用途（tú）而言，可（kě）以預測利用某一集大量此類生化傳感器的微小生化芯片，在病人床邊借助一滴（dī）血（xuè）液臨（lín）床醫生就完全能夠直接（jiē）迅速地測出患者體內某藥的血藥濃度（dù）或其他如血糖之類的代謝產物的水（shuǐ）平。還比如，麻醉醫生利用此類生（shēng）物傳感器就可以隨時（shí）監測（cè）術中病人體內麻藥（yào）的濃度（dù）變化，以及諸如腎上腺素之類的重要代謝物質的水平而（ér）不必再依靠準（zhǔn）確度較差的（de）檢（jiǎn）測指標（biāo）。因此，這些生物傳感器（qì）的開發成功，在很多（duō）情況下將會使許（xǔ）多昂貴的（de）實驗室檢查以及費時的所謂臨床分析（xī）技術（shù）被這些生化傳感器所代替而逐（zhú）漸成為曆史。而且，Hellinga先生還進一步指（zhǐ）出，借助於可植入式血糖傳感器就可以持續檢測糖尿病患者的血糖水（shuǐ）平並可（kě）為人工胰提供長期功能監測（cè）。此外，Hellinga博士還（hái）預言此類生化傳感器將來（lái）還（hái）會在監測汙染源以及生化武器等有害物質方麵大有用途。　　 Hellinga先生強調，該檢測係統具有很（hěn）強（qiáng）的適應性。他說：“這些（xiē）修飾（shì）蛋白是以細菌賴以檢測周圍化學環（huán）境的特異蛋白質為基礎開發出來的，由於自然界化學物質不計其數，這就決定了（le）細菌蛋白檢測係統種類的（de）多樣性，而另一方麵也就為成千（qiān）上萬生（shēng）物傳感器的誕生提供了物質基礎。借助於（yú）我（wǒ）們自行研製的功能強大的計算機輔助設計工具，將這些（xiē）種類眾多的研究對象加（jiā）以修（xiū）飾加工，使之（zhī）成為高特異性及高敏感性的蛋白生化傳（chuán）感器完全（quán）可能。”　　 “而且，其他生物傳感器與之相（xiàng）比，就顯得不僅操作複雜而且（qiě）效用低下，那些檢測（cè）係統（tǒng）一般都是依靠酶促反應來完成的，需要監（jiān）測化學反應的反（fǎn）應物及生（shēng）成物，並需隨時補充消耗的化學物質；加之那些生化傳感器在很大程度上都依賴於天然蛋白質，這就大大限製了（le）其適應性。我們開發的修飾蛋白傳感器不僅具有（yǒu）很好的適應性，而且這些修（xiū）飾蛋白可（kě）以認（rèn）為都是生物成分與電子成分（fèn）的穩固組合。”Hellinga補充道。　　 在發表的論文中，Hellinga及其合作者描述了他們如何以一種稱之為“細菌胞質結合蛋白”的細菌蛋白質為研究對象開始（shǐ）進行（háng）研究的詳細過程。那些細菌蛋白（bái）質族是由許（xǔ）多（duō）位於細菌表麵（miàn）的“超（chāo）家族（zú）”蛋白質（zhì）組成的。這些超家族蛋白就是細菌用來（lái）尋（xún）找諸如葡萄糖等食物資源以及躲避有毒物質的高效特異傳感器。　　 除了（le）他們廣泛（fàn）的可變性以外，這（zhè）些蛋白質主要的特點為（wéi）它（tā）們的功能（néng）活（huó）性區域是與細菌傳遞代謝信號的特（tè）定結構（gòu）域變構耦合在一起的。這樣（yàng）內部信號變化就可（kě）以直接觸發（fā）諸如細菌向食物源移動（dòng）的生物活動。所謂變構耦合現象就是指蛋白質的兩個彼此獨立的不（bú）同結構域，其中一（yī）個可以在不影（yǐng）響另一個結構域的情（qíng）況下自身發生劇烈變（biàn）化。尤（yóu）其（qí）是細（xì）菌蛋白質（zhì）的功（gōng）能活動就如（rú）鉸鏈一般，當化學靶物（wù）質（zhì）一旦與其活性部位（wèi）結合，該鉸鏈就會並攏，從而觸發產生遠處（chù）的代謝信（xìn）號（hào）。“稱（chēng）之為鉸鏈折疊運動很容易令（lìng）人理解，也較（jiào）好操作”Hellinga解釋說（shuō）。例如（rú），在一項實驗中，科研人員改變了細菌麥芽（yá）糖結合蛋白的活性部位，使之與釕金屬離子（zǐ）結合部位耦合在一起（qǐ），當該離子結構域一旦發生改變就會產生電壓變（biàn）化。因此，在加入麥芽糖使該（gāi）蛋白的結（jié）構發生變構的同時，就會產生麥芽糖濃度依賴性電流變化（huà）。　　 為了更好地解釋他們“鉸鏈折疊”機製的通用性，科研人員又應用與葡萄糖及穀酰胺產生特異反應的其他蛋白（bái）質研製出了另外的（de）生物電（diàn）傳感（gǎn）器。此外，為充（chōng）分說明他們開發的這一（yī）檢測（cè）係統的適應性，他們從根本上又重新設計了麥（mài）芽糖結合活性部位以便使其與鋅探測器結合。　　 最後為了證實他們開發的生物傳感器探測特定物質的獨立性，他們演示了（le）利用其生物電傳（chuán）感器特異性測定啤酒中麥（mài）芽糖濃度及人血漿中血糖濃度的試驗（yàn）過程。　   Hellinga先（xiān）生對該係統的應用前景充滿了（le）信心，他堅信已開展的真實的具體實踐，已經（jīng）充分證實了該係統無與倫比的高效性及特異（yì）性（xìng）。