其實(shí)，以前已經(jīng)有利用修飾加工蛋白質(zhì)成功探測(cè)血糖及啤酒中麥芽糖的相關(guān)報(bào)道，這充分說(shuō)明此類蛋白質(zhì)能夠?qū)⒛承┨囟ㄉ锓肿訌哪郴旌衔镏刑暨x出來(lái)，并且并不對(duì)該混合物中的其他成分造成任何不良影響。
Hellinga認(rèn)為由于這些修飾蛋白作用非常強(qiáng)大并具有高特異性的特點(diǎn)，相信這些特異蛋白的問(wèn)世將為開(kāi)發(fā)大量的化學(xué)探測(cè)器提供重要物質(zhì)基礎(chǔ)。僅就醫(yī)學(xué)用途而言，可以預(yù)測(cè)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血液臨床醫(yī)生就完全能夠直接迅速地測(cè)出患者體內(nèi)某藥的血藥濃度或其他如血糖之類的代謝產(chǎn)物的水平。還比如，麻醉醫(yī)生利用此類生物傳感器就可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)術(shù)中病人體內(nèi)麻藥的濃度變化，以及諸如腎上腺素之類的重要代謝物質(zhì)的水平而不必再依靠準(zhǔn)確度較差的檢測(cè)指標(biāo)。因此，這些生物傳感器的開(kāi)發(fā)成功，在很多情況下將會(huì)使許多昂貴的實(shí)驗(yàn)室檢查以及費(fèi)時(shí)的所謂臨床分析技術(shù)被這些生化傳感器所代替而逐漸成為歷史。而且，Hellinga先生還進(jìn)一步指出，借助于可植入式血糖傳感器就可以持續(xù)檢測(cè)糖尿病患者的血糖水平并可為人工胰提供長(zhǎng)期功能監(jiān)測(cè)。此外，Hellinga博士還預(yù)言此類生化傳感器將來(lái)還會(huì)在監(jiān)測(cè)污染源以及生化武器等有害物質(zhì)方面大有用途。
Hellinga先生強(qiáng)調(diào)，該檢測(cè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。他說(shuō)：“這些修飾蛋白是以細(xì)菌賴以檢測(cè)周圍化學(xué)環(huán)境的特異蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)出來(lái)的，由于自然界化學(xué)物質(zhì)不計(jì)其數(shù)，這就決定了細(xì)菌蛋白檢測(cè)系統(tǒng)種類的多樣性，而另一方面也就為成千上萬(wàn)生物傳感器的誕生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。借助于我們自行研制的功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，將這些種類眾多的研究對(duì)象加以修飾加工，使之成為高特異性及高敏感性的蛋白生化傳感器完全可能。”
“而且，其他生物傳感器與之相比，就顯得不僅操作復(fù)雜而且效用低下，那些檢測(cè)系統(tǒng)一般都是依靠酶促反應(yīng)來(lái)完成的，需要監(jiān)測(cè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物及生成物，并需隨時(shí)補(bǔ)充消耗的化學(xué)物質(zhì)；加之那些生化傳感器在很大程度上都依賴于天然蛋白質(zhì)，這就大大限制了其適應(yīng)性。我們開(kāi)發(fā)的修飾蛋白傳感器不僅具有很好的適應(yīng)性，而且這些修飾蛋白可以認(rèn)為都是生物成分與電子成分的穩(wěn)固組合。”Hellinga補(bǔ)充道。
在發(fā)表的論文中，Hellinga及其合作者描述了他們?nèi)绾我砸环N稱之為“細(xì)菌胞質(zhì)結(jié)合蛋白”的細(xì)菌蛋白質(zhì)為研究對(duì)象開(kāi)始進(jìn)行研究的詳細(xì)過(guò)程。那些細(xì)菌蛋白質(zhì)族是由許多位于細(xì)菌表面的“超家族”蛋白質(zhì)組成的。這些超家族蛋白就是細(xì)菌用來(lái)尋找諸如葡萄糖等食物資源以及躲避有毒物質(zhì)的高效特異傳感器。
除了他們廣泛的可變性以外，這些蛋白質(zhì)主要的特點(diǎn)為它們的功能活性區(qū)域是與細(xì)菌傳遞代謝信號(hào)的特定結(jié)構(gòu)域變構(gòu)耦合在一起的。這樣內(nèi)部信號(hào)變化就可以直接觸發(fā)諸如細(xì)菌向食物源移動(dòng)的生物活動(dòng)。所謂變構(gòu)耦合現(xiàn)象就是指蛋白質(zhì)的兩個(gè)彼此獨(dú)立的不同結(jié)構(gòu)域，其中一個(gè)可以在不影響另一個(gè)結(jié)構(gòu)域的情況下自身發(fā)生劇烈變化。尤其是細(xì)菌蛋白質(zhì)的功能活動(dòng)就如鉸鏈一般，當(dāng)化學(xué)靶物質(zhì)一旦與其活性部位結(jié)合，該鉸鏈就會(huì)并攏，從而觸發(fā)產(chǎn)生遠(yuǎn)處的代謝信號(hào)。“稱之為鉸鏈折疊運(yùn)動(dòng)很容易令人理解，也較好操作”Hellinga解釋說(shuō)。例如，在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，科研人員改變了細(xì)菌麥芽糖結(jié)合蛋白的活性部位，使之與釕金屬離子結(jié)合部位耦合在一起，當(dāng)該離子結(jié)構(gòu)域一旦發(fā)生改變就會(huì)產(chǎn)生電壓變化。因此，在加入麥芽糖使該蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變構(gòu)的同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生麥芽糖濃度依賴性電流變化。
為了更好地解釋他們“鉸鏈折疊”機(jī)制的通用性，科研人員又應(yīng)用與葡萄糖及谷酰胺產(chǎn)生特異反應(yīng)的其他蛋白質(zhì)研制出了另外的生物電傳感器。此外，為充分說(shuō)明他們開(kāi)發(fā)的這一檢測(cè)系統(tǒng)的適應(yīng)性，他們從根本上又重新設(shè)計(jì)了麥芽糖結(jié)合活性部位以便使其與鋅探測(cè)器結(jié)合。
最后為了證實(shí)他們開(kāi)發(fā)的生物傳感器探測(cè)特定物質(zhì)的獨(dú)立性，他們演示了利用其生物電傳感器特異性測(cè)定啤酒中麥芽糖濃度及人血漿中血糖濃度的試驗(yàn)過(guò)程。
Hellinga先生對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用前景充滿了信心，他堅(jiān)信已開(kāi)展的真實(shí)的具體實(shí)踐，已經(jīng)充分證實(shí)了該系統(tǒng)無(wú)與倫比的高效性及特異性。