由于酶具有反應專一性、催化效率高及反應條件溫和等優(yōu)點，因此在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)保等方面已經(jīng)得到越來越多的應用。但總體還沒有達到大規(guī)模應用的程度，其主要原因在于酶自身性質(zhì)上的一些不足，如不穩(wěn)定性、對pH的要求嚴格以及具有抗原性等等。因此，人們希望通過各種方法、按照需要定向地改造酶分子，甚至創(chuàng)造出自然界尚未發(fā)現(xiàn)的新酶，從而適合各行各業(yè)的需要。
1、改造酶分子的方法
目前改造酶分子的方法主要有兩種，即化學修飾法和生物酶工程法。
化學修飾法 用化學方法對酶分子迸行改造，即體外在酶的側(cè)鏈基團上接上或去掉一些化學基團，從而改變酶的物理化學性質(zhì)，最后達到改變酶的催化性質(zhì)的目的。
酶分子的化學修飾法技術較簡單。但大多數(shù)酶經(jīng)修飾后，理化及生物學性質(zhì)會發(fā)生改變，因此應根據(jù)具體情況選定修飾方法，同時應注意采取一些保護性措施來盡量維持酶的穩(wěn)定性及得率。
生物酶工程法 酶的化學修飾法并非改造酶的惟一手段。隨著人們對酶的深入研究以及氨基酸一級結構的測定、基因重組技術的應用等，可以徹底地改造、合成并且模擬酶。這也就是生物酶工程的主要內(nèi)容。生物酶工程主要包括基因工程技術生產(chǎn)酶和蛋白質(zhì)工程技術改造酶兩方面內(nèi)容。
基因工程技術生產(chǎn)酶 自從20世紀70年代重組DNA技術建立以來，人們在很大程度上擺脫了對天然酶的依賴�；蚬こ痰陌l(fā)展使得人們通過克隆可以比較容易地得到許多種天然的酶基因，并使其在微生物中高效表達，再通過發(fā)酵技術進行大規(guī)模生產(chǎn)。用基因工程方法生產(chǎn)酶可以大大降低酶產(chǎn)品的成本，同時可以使稀有酶的生產(chǎn)變得更加容易。
目前已有100多種酶基因克隆成功，包括尿激酶基因、凝乳酶基因等。其中纖維蛋白溶酶原激活劑和凝乳蛋白酶是應用基因工程獲得大量酶的最成功例子。
人纖維蛋白溶酶原激活劑是一類絲氨酸蛋白酶。能使纖維蛋白溶酶原水解產(chǎn)生有活性的纖維蛋白溶酶，溶解血塊中的纖維蛋白。臨床上用于治療血栓性疾病，促進體內(nèi)血栓的溶解。利用工程菌株生產(chǎn)的纖維蛋白溶酶原激活劑在療效上與人體合成的酶完全一效，目前已用于臨床試驗。
凝乳蛋白酶是生產(chǎn)乳酪的必需用酶，其來源有限。從微生物中提取的凝乳蛋白酶常會引起乳酪苦味。因此，人們克隆了小牛凝乳酶基因在酵母系統(tǒng)中表達，得到的凝乳酶與從小牛胃中提取的天然酶性質(zhì)完全一致。
蛋白質(zhì)工程技術改造酶 是在基因工程的基礎上發(fā)展起來的，兩者對酶工程的貢獻有所區(qū)別�；蚬こ讨饕鉀Q的是酶大量生產(chǎn)的問題，而蛋白質(zhì)工程主要是修飾（或改造）天然蛋白質(zhì)，從而獲得具有新的功能的酶或創(chuàng)造全新的酶分子。
蛋白質(zhì)工程改造酶是改變或去掉酶蛋白質(zhì)一級結構中的某些氨基酸殘基，從而改變酶相關的功能，使酶在不影響其他功能的前提下表現(xiàn)出某種新的特性。
目前酶蛋白質(zhì)工程主要是用于工業(yè)用酶的改造，例如，洗衣粉中添加的枯草芽孢桿菌蛋白酶以加強去污能力，但這種酶在漂白劑的作用下易失去活性。現(xiàn)在利用蛋白質(zhì)工程技術將酶蛋白分子中的氨基酸進行替代，使酶的抗氧化能力大大提高，因而可與漂白劑同時使用。
利用蛋白質(zhì)工程還可以設計新酶。從目前蛋白質(zhì)工程發(fā)展的水平來說，設計全新的酶還有一定的困難，但隨著蛋白質(zhì)化學、蛋白質(zhì)晶體學、酶學等相關學科研究的深入，必然會使蛋白質(zhì)工程發(fā)展剄一個更高的層次上。
2、改造酶分子的新思路
近年來，抗體酶的發(fā)展為酶分子設計提供了一個全新的思路。它打破了化學酶工程和生物酶工程的界限，結合了免疫學、細胞生物學、分子生物學、化學等技術，制備出具有高度底物專一性及特殊催化活力的新型催化抗體。人們預測，隨著新生物工程技術和噬菌體抗體庫技術的發(fā)展，將有更先進的重組技術用來直接從抗體庫中篩選催化抗體。
