由Duke大學醫學研究中心的生化學家Homme Hellinga率（lǜ）領的研究小（xiǎo）組最近成功開發了一項新技術，利（lì）用該技術可以將蛋白（bái）質修飾為對某些（xiē）化學物質具有高特異性、高敏感性的生化傳感器。這些修飾蛋白一旦與電極相連就會（huì）產生對某混合物中特定的化學物質產生反映該物質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水平（píng）。 其實，以前已經有利用修飾加工蛋白質（zhì）成功探測血糖及啤酒（jiǔ）中麥芽糖的（de）相關報道，這充分說明此類（lèi）蛋白（bái）質能夠（gòu）將（jiāng）某些特定生物分子從某混合物中挑選出（chū）來，並且（qiě）並不對該混合物中的其他成分造成任何不良影響。 Hellinga認為由於這些修飾蛋（dàn）白作用非常強大並具有高特異性的特點，相信這些特異蛋白（bái）的問世將為開發大量的化學探測器提供重（chóng）要物質基礎。僅就醫學用途而言，可以預（yù）測利（lì）用某一集大量（liàng）此類生化傳感（gǎn）器的微小生化芯片，在病人床邊借助一滴血液臨床醫生就完全能夠直接迅速地（dì）測出患者體內某藥的血藥濃度或其他如血糖之（zhī）類的代謝產物的水平。還比如，麻醉醫生利（lì）用此類生物傳感器就可以隨時監測術中病人體內麻藥的濃度變（biàn）化，以及諸如腎上腺素之（zhī）類的重要代謝物質的水（shuǐ）平而不必再依靠準確（què）度較（jiào）差的檢測（cè）指標。因（yīn）此，這些生物傳感器的開發成功，在很多情況下將會（huì）使許多昂（áng）貴的實驗室檢查以及費時的所謂臨床分析技術被這些生化傳感（gǎn）器所（suǒ）代替而逐漸成為曆（lì）史。而且，Hellinga先生（shēng）還進一步指出，借助於可（kě）植入式血糖（táng）傳感器就可以持續檢（jiǎn）測糖尿病患者的血糖水平並可為（wéi）人工胰（yí）提供長（zhǎng）期功能監測。此外，Hellinga博士還預言此類生（shēng）化傳感器將來還會在監測汙染源以（yǐ）及（jí）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（jù）有很強的適應性。他說：“這些修飾蛋白是以細菌（jun1）賴以檢測周圍化學（xué）環境的特（tè）異蛋（dàn）白質為（wéi）基礎開發出來的（de），由於自（zì）然界化學物質不計其數，這（zhè）就決定了細菌蛋白檢測係統種類的多樣性，而（ér）另一方麵也就為成（chéng）千上萬（wàn）生物傳感器的誕生提（tí）供了物質基礎。借助於我們自行研製的功能強大的計算機輔助設計工具，將這（zhè）些種類眾多的研究對象加以修飾加工，使之（zhī）成為高特異性及高敏感性的（de）蛋白生化傳感器完（wán）全可能。” “而且，其他生（shēng）物傳感器（qì）與之相比，就顯得不僅操作複雜而（ér）且效用低下，那些（xiē）檢（jiǎn）測係統一般都是依靠酶促反應來完成的，需要監測化學反應的反應物及（jí）生成物，並需（xū）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（yú）天然蛋白質，這（zhè）就大（dà）大限製了其適應性。我們開發的修飾蛋（dàn）白傳感器不僅具有（yǒu）很好的適（shì）應性，而且這些修飾蛋白可以認為（wéi）都是生物成分與電子成分的穩固組合。”Hellinga補充道（dào）。 在發表的論文中，Hellinga及其合作者描（miáo）述了他們如何（hé）以（yǐ）一種稱之為“細（xì）菌胞質（zhì）結（jié）合蛋（dàn）白”的細菌蛋白質為（wéi）研究對（duì）象開（kāi）始進行研（yán）究的詳細過程。那些細菌蛋白質族是由許多位於細菌表麵的“超家族（zú）”蛋白質組成的。這些超（chāo）家族（zú）蛋白就是細菌用來尋找諸如葡萄糖等食物資源以及躲避（bì）有毒物質的高效特（tè）異傳感器。 除了他們廣泛的可變性以外，這些蛋白質主（zhǔ）要的特（tè）點（diǎn）為它們的功能活性區域是與（yǔ）細菌傳遞代謝信號（hào）的（de）特定結（jié）構域變構耦合在一起的。這樣內部信號變化就可以直接觸發諸如細菌向食物（wù）源（yuán）移動的生物（wù）活動。所謂變構（gòu）耦合（hé）現象就是指蛋白質的兩個（gè）彼此獨立的不同結構（gòu）域，其（qí）中一個可以在不影響另一（yī）個結構域的情況（kuàng）下自身發生劇烈變化。尤其是（shì）細菌蛋白質的功能活動就如鉸鏈一般，當化學靶（bǎ）物（wù）質一旦與其活性部位結合，該鉸鏈就會並攏，從而觸發產生遠處的代謝信號。“稱之（zhī）為鉸鏈折疊運動很容易令（lìng）人理解，也較好操作”Hellinga解釋說。例如，在一項實驗中，科研人員改變了（le）細菌麥芽糖（táng）結合蛋白的活性部位，使之與（yǔ）釕金屬離子結合部位耦合在一（yī）起，當該離子結構域一旦發生改變就會產生電壓變化。因此，在加入麥芽（yá）糖（táng）使該蛋白的結構發生變構的同時，就（jiù）會（huì）產生麥芽糖濃度依賴性電流變化。 為（wéi）了更好地解釋他們“鉸鏈折疊”機（jī）製的通用性，科研人員又應用與葡（pú）萄糖（táng）及穀酰胺產生特異反應（yīng）的其他蛋白質研製出了另（lìng）外的生物電傳（chuán）感器。此（cǐ）外，為充分說明他們開發的這一檢（jiǎn）測係統的適應（yīng）性，他們從根本上又（yòu）重新設計了（le）麥芽糖結合活性部位以便使其與鋅探測器結（jié）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（yǎn）示了利用（yòng）其生物電傳感器特異性測（cè）定啤酒中麥芽糖濃度及人血（xuè）漿中血（xuè）糖濃度的試驗過程。 Hellinga先生對（duì）該係統（tǒng）的應用前（qián）景充滿了信心，他堅信已開展的真實的具體實踐，已經充分證實了該係（xì）統無與倫比的高效性及特（tè）異性。