蛋白质循环排列与新型生物传感器的开发

作者：邢一莹; 秦晓红^*; 米立志^*

来源：中国生物化学与分子生物学报, 2023, 39(12): 1673-1684.

DOI：10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.07.1056

• 循环排列
• 循环排列荧光蛋白
• 生物传感器

循环排列(circular permutation, CP)是自然界中蛋白质进化中产生的一种氨基酸序列重排现象。重排后的某些突变体仍具有类似该野生型蛋白质的天然构象和活性。生物传感器由分子识别单元和信号报告单元2部分组成，其分子识别单元通过分子间相互作用，将生物体内的配体、离子浓度变化等微观过程转变成信号报告单元的可量化的可视化信号，从而实现生物学信号感知与检测。目前，蛋白质循环排列被广泛应用到生物传感器的设计中，成为近年来发展最为迅速的生物探针设计方法，已应用于生物分子的特异性识别和生命活动的实时监测，为病理研究、疾病预防和诊断提供了重要的手段。如何运用蛋白质循环排列，开发出新型可靠的生物传感器，是当前生物传感器设计中面临的1个重要科学问题。为此，本文总结并论述了以下3点工作。首先，本文简述了循环排列的发展历史，总结了循环排列的2种形成机制，通过实例详细阐述了循环排列对蛋白质结构的影响。其次，针对循环排列生物传感器的设计，本文主要以循环排列荧光蛋白(circular permutation fluorescent protein, cpFP)为例，总结了分子识别单元和信号报告单元两方面的设计策略，并汇总了循环排列蛋白质相关数据库。最后，本文总结了循环排列蛋白生物传感器的最新研究进展，展望了循环排列未来的发展方向，分析了目前循环排列生物传感器开发过程中存在的问题，以期为新型生物传感器的开发提供借鉴。

• 单位
  天津大学; 生命科学学院