想变就变——定点突变术

基因会发生突变,突变可以自发,也可以诱发,这是每个稍有生物学知识的人都知道的常识。但在加拿大生物化学家M·史密斯(1932-2000)发明定点突变法之前,突变株的产生必须经由自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类方法属于随机突变,突变株必须在生物性状上有所改变,才能确定有突变发生,但除非用分子生物学方法或者遗传学方法找到此突变处,否则无法确定突变位置。也就是说,这种突变是盲目的。而史密斯发明的定点突变法却是有目的的,该法可经由设计好的寡核苷酸,在任何一个基因片段上进行随意或设计好的突变。也就是说,这种突变是预先设定好的,所以也有人将该法称为"反遗传法"。

有意思的是,这一给生命科学研究及应用领域带来革命性突破的方法,竟然是史密斯和其同事在喝咖啡时闲聊出来的。现在,几乎每个生物实验室都会用定点突变法来研究基因或蛋白质的功能。定点突变法不仅广泛用于基因工程领域,还可用于农业培育抗虫、抗病的良种,用于医学矫正遗传病、治疗癌症等。


加拿大生物化学家、1993年诺贝尔奖化学奖得主史密斯


科学家在确定了基因的位置后,即可以利用定点突变法,在任何一
个基因片段上进行随意或设计好的突变,以指导蛋白质分子的合成。

譬如,对作为洗涤剂重要组成成分的一种酶,已经有可能采用蛋白质设计特异地改变它的催化区(黄色)附近的一个氨基酸残基(桔红色)而提高该酶的稳定性,从而使酶不会被洗涤剂中的化学物质所破坏。