2020年12月22日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)在《Cell》上發(fā)文，證明其自主研發(fā)的限制性蛋白水解-質(zhì)譜技術(shù)（Lip-MS）捕捉到了酵母和大腸桿菌中酶活性變化、酶底物位置占有率、變構(gòu)調(diào)節(jié)、磷酸化和蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用，精確定位單個(gè)功能位點(diǎn)。這個(gè)研究成果成為2020年世界生物領(lǐng)域十大科研成果之一，是有其原因的。

雖然活的細(xì)胞中每時(shí)每刻都發(fā)生著新陳代謝，都有很多生物酶參與，然而這個(gè)酶反應(yīng)過(guò)程不同于一般的化學(xué)變化，更不是簡(jiǎn)單的化學(xué)變化。以本研究成果中以酵母和大腸桿菌為例，細(xì)胞中會(huì)合成一定量的生物酶，這些酶對(duì)細(xì)胞的生命和生存起到至關(guān)重要的作用和功能。然而，這些酶反應(yīng)的規(guī)程是怎樣的？反應(yīng)受哪些條件影響？其中的根本原理是什么？都是以往難以探索的簡(jiǎn)單科學(xué)問(wèn)題，我們常常以對(duì)反應(yīng)結(jié)果的觀察和檢測(cè)來(lái)對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行分析和猜測(cè)。對(duì)，你沒(méi)有看錯(cuò)是猜測(cè)，一般的簡(jiǎn)單的化學(xué)變化過(guò)程比較好觀察和監(jiān)測(cè)，也可以通過(guò)反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行直接的分析判斷。然而酶反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的生化反應(yīng)過(guò)程，其每個(gè)時(shí)段中酶的變化，反應(yīng)的進(jìn)度，反應(yīng)的方式，反應(yīng)的過(guò)程等都對(duì)最終的反應(yīng)結(jié)果有影響。

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)采用Lip-MS質(zhì)譜技術(shù)，通過(guò)對(duì)酵母和大腸桿菌細(xì)胞中酶反應(yīng)過(guò)程中，酶活性的變化、酶底物位置占有率、變構(gòu)調(diào)節(jié)、磷酸化和蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而對(duì)酶反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行全程的跟蹤和分析，通過(guò)多次試驗(yàn)的對(duì)比和分析，就可以知道生物酶反應(yīng)的特點(diǎn)特性，可以分析酶反應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)。通過(guò)對(duì)精準(zhǔn)功能位點(diǎn)的定位，可以知道巨大的酶分子在反應(yīng)過(guò)程中到底是什么機(jī)理和原理推動(dòng)酶反應(yīng)的進(jìn)行，從而揭開(kāi)蛋白質(zhì)的生命之謎。

這一成果得益于先進(jìn)的Lip-MS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，以往人們無(wú)法對(duì)一個(gè)細(xì)胞中某個(gè)酶的功能位點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，更別說(shuō)追蹤反應(yīng)的進(jìn)程和變化了。隨著更先進(jìn)的觀察手段和設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用，我們就可以對(duì)更多的生命科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行探索和研究。以生物酶反應(yīng)為例，不管在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外還是在生產(chǎn)活動(dòng)中，其反應(yīng)的不確定性和難控制的特點(diǎn)都是源于我們對(duì)其反應(yīng)過(guò)程大多是推測(cè)和宏觀觀察，在微觀層面或在電化學(xué)層面的跟蹤和觀察都沒(méi)有突破，所以難以驗(yàn)證各種推測(cè)和判斷。這對(duì)酶制劑工程、生物提取工程、生物醫(yī)藥工程等領(lǐng)域一直是阻礙發(fā)展的重要因素。本成果正是提供了一條新的研發(fā)之路。必將在不遠(yuǎn)的未來(lái)推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

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