蛋白质工程ppt课件
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《蛋白质工程绪论》PPT演示课件
（3）pro工程与细胞工程
细胞工程是指以细胞为单位，在细胞和亚细胞 水平上有目的地进行遗传操作，通过细胞融合、核 移植等方法，培养出人们需要的新物种，克服了源 远杂交的局限性。
目前，细胞工程技术已为pro工程提供了改良 性状的微生物细胞以及稳定的动植物细胞系，以便 更好的生产pro；另外，细胞工程可通过细胞融合、 转基因技术改变生物的遗传性状或实现新型生物的 构建，进而为pro的生产提供更多良好的载体。
二、 pro工程的程序
筛选纯化需要改造的目的蛋白，研究其特性 常数等；
制备结晶，并通过aa测序、X射线晶体衍射 分析、核磁共振分析等研究，获得pro结构 与功能相关的数据；
结合生物信息学的方法对pro的改造进行分析
由aa序列及其化学结构预测pro的空间结构， 确定pro结构与功能的关系，进而从中找出可 以修饰的位点和可能的途径；
1932年，英国化学家Krebs等提出合成尿素的鸟氨 酸循环多酶反应途径。 1937年，Krebs公布了三羧酸循环的研究成果。 1940年，德国生化学家Embclen和Megerbof公布 了糖酵解途径。随后，脂肪酸氧化和核苷酸代谢途 径也相继被阐明。 同时期，我国生物化学家吴宪等提出pro变性学说。
2、pro的结构、功能设计和预测 pro分子设计按照被改造部位的多寡分为 三种类型：
“小改”：对已知结构的pro进行几个残基的替换 来改善pro的结构和功能；
“中改”：对天然pro分子进行大规模地肽链或结 构域替换以及对不同pro的结构域进行拼接组装；
“大改”，即在了解pro结构和功能的基础上，从 pro一级结构出发，设计自然界不存在的全新pro。
➢蛋白质工程是指通过蛋白质化学、蛋白质晶 体学和动力学的研究，获取有关蛋白质物理和 化学等各方面的信息，在此基础上利用生物技 术手段对蛋白质的DNA编码序列进行有目的 的改造并分离、纯化蛋白质，从而获取自然界 没有的、具有优良性质或适用于工业生产条件 的全新蛋白质的过程。
蛋白质工程PPT教学课件
• 干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干 扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干 扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天然 产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干 扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存 在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发 现，β-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、 31位和141位），推测可能是有一个或几个半胱 氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位 的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸， 结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性 提高到108 U/mg，并且比天然β-干扰素的贮存 稳定性高很多。
1.1774年舍勒研究软锰矿时，偶然发现黄绿色气体。 2.很遗憾，受错误学说影响,他认为是氧化物。 3.1810年，由戴维最终确定其为单质。 舍勒 (1742～1786)瑞典化学 4.氯气的发现到确认为一种新的元素组成的单质，时 间长达三十多年。 5.舍勒（1742-1786），瑞典化学家，44岁去世； 戴维（1778-1829），英国化学家，以电解法研究氯 气、碱金属、碱土金属闻名， 52岁时死于肺部疾病。
案例再现
“果林氯气泄漏案”：1999年10月淮阴县果林乡一个体废 品收购站在切割一废弃的氯气钢瓶时造成氯气泄漏，使 得果林小学30 多名师生中毒。当时情况如图：
风向 西
泄漏点
较高堤坝
果林 小学
洼地
南
问题：若让你指挥果林小学师生疏散，你将怎样指挥以 避免这场灾难？你的依据是什么？
[科学史话]
请阅读P83“科学史话”－“氯气的发现和确 认”，你从这一史实中得到什么启示？
地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;
（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包 括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；
h第四章蛋白质工程概述PPT课件
❖
1.重组DNA的快速裂解与鉴定
❖
2.限制性内切酶图谱分析法
❖
3.核酸分子杂交方法进行鉴定
❖
4.PCR扩增方法进行鉴定
23
表:
一、原核表达体系 二、真核表达体系
1.酵母表达体系 2.昆虫表达体系 3.哺乳类动物细胞
24
概论
❖ 1.蛋白质工程:崛起的缘由、概念 ❖2.常用技术：定点诱变（ 概念、意义） ❖ 3.蛋白质改造范围 ❖ 4.改造类型
❖ 分析工作主要有两个方面： 一方面—建立正常生理条件下机体、组织、细胞的全部蛋白质
的图谱和数据库，获得蛋白质组群的整体信息，为进一步的分析
工作提供基础；
另一方面—比较分析非生理条件下蛋白质组所发生的变化。7
研究目标的动态性
❖ 组成有机体的所有不同细胞都共享一个 基因组，即一个有机体只有一个确定的基 因组。
17
人工染色体
酵母人工染色体 （yeast artificial chromosome,YAC）
细菌人工染色体（BAC） 噬菌体人P1衍生的人工染色体（PAC） 哺乳动物人工染色体（MAC）
18
限制性内切酶酶切
切:
酶切
19
接:
目的基因
基因重组
基因载体
重组体(复制子)
20
连接方法
❖ 1.粘性末端的连接
❖ 但基因组内各个基因的表达条件、程度 都要随时间、地点、环境的不同而不同。 所以，蛋白质组是一个动态的概念。
8
体现生命的复杂性
❖ HGP表明：30亿对碱基，仅编码2.6-3.9万个不同的基因。 人类的复杂性体现在表达产物的复杂性，即蛋白质的复杂性。
❖证 明
★一个基因并不只存在一个相应的蛋白质，可能有几个或几十个。 ★基因也不能直接决定一个功能蛋白。 ★很多疾病并不完全是因为基因改变所造成，基因的表达方式错综
《蛋白质工程》课件
生物医学
蛋白质工程可用于研究 和治疗疾病，例如设计 和优化抗体、酶和细胞
因子等。
农业与食品工业
蛋白质工程可用于改良 农作物和食品品质，提
高产量和营养价值。
环保与能源领域
蛋白质工程可用于设计 和优化微生物，以实现 废物处理、生物燃料生
产等目标。
CHAPTER 02
蛋白质的结构与功能
蛋白质的一级结构
重要性
功能域和活性位点是理解蛋白质功能的关键，对蛋白质工程和药物 设计具有重要意义。
影响因素
功能域和活性位点的形成受一级结构、二级结构和高级结构的影响 ，同时与蛋白质与其他分子的相互作用有关。
CHAPTER 03
蛋白质工程的遗传操作
基因突变技术
随机突变
01
通过化学诱变、物理诱变等方法在基因序列中引入随机突变，
定义
蛋白质的二级结构是指局部主链的折叠方式，常见的二级结构包括 α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲等。
重要性
二级结构是构成蛋白质三级结构的重要基础，对蛋白质的功能具有 重要影响。
影响因素
二级结构的形成受一级结构的影响，同时与蛋白质所处的环境条件有 关。
蛋白质的高级结构
定义
蛋白质的高级结构是指整条肽链 中不同二级结构的组合方式，包 括蛋白质的构象、亚基聚合方式 以及与其他分子间的相互作用等
通路分析
通过分析蛋白质在生物体内的相互作用网络，揭示其在信号转导、代谢等通路中的作用，为药物研发 和疾病治疗提供靶点。
CHAPTER 05
蛋白质工程的实验技术
蛋白质的分离与纯化
蛋白质的分离与纯化是蛋白质工程实 验技术的关键步骤之一，其目的是将 目标蛋白质从复杂的生物样本中分离 出来，并提高其纯度。
《蛋白质工程概述》PPT课件
采用基因重组技术获取该目的基因，表达新蛋白 产物 分离提纯新蛋白并对功能监测后投入应用
整理ppt
9
蛋白质改造常用方法
生物技术制药
理性方法
定位突变 区域性定向突变 从头设计
非理性方法 随机广泛突变 分子重排
整理ppt
10
生物技术制药
（一）定点突变改进蛋白质
基因人工定点突变是通过取代、插入或缺失 基因DNA序列中任一特定的核苷酸序列来 改造蛋白质的方法。
整理ppt
2
基因工程与蛋白质工程的区别：
基因工程通过分离目的基因重组DNA分子，使目的 基因更换宿主得以异体表达，从而创造新类型， 但这只能合成自然界固有的蛋白质。
蛋白质工程则是运用基因工程的DNA重组技术，将 克隆后的基因编码序列加以改造，或者人工合成 新的基因，再将上述基因通过载体引入适宜的宿 主系统内加以表达，从而产生数量几乎不受限制、 有特定性能的“突变型”蛋白质分子，甚至全新 的蛋白质分子。
蛋白基因
新突变质粒
核苷酸片段
整理ppt
14
PCR诱变
双链DNA变性
94 oC，1 min
退火，引物结合
54 oC，45 s
链延伸
72 oC，2 min
整理ppt
15
生物技术制药
依赖高保真 DNA高温聚 合酶的PCR 直接点突变
整理ppt
16
（二）采用融合蛋白技术改进蛋白 质
概念：是由一条短的原核多肽和真核蛋白 结合在一起所形成的蛋白质，其氨基端是 原核序列，羧基端是真核序列。
原则：将一个蛋白质基因序列的终止密码 子删除，在接上带有密码子的第二个蛋白 质基因，可实现2个基因的融合表达。
整理ppt
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蛋白质改造常用方法
生物技术制药
理性方法
定位突变 区域性定向突变 从头设计
非理性方法 随机广泛突变 分子重排
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生物技术制药
（一）定点突变改进蛋白质
基因人工定点突变是通过取代、插入或缺失 基因DNA序列中任一特定的核苷酸序列来 改造蛋白质的方法。
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2
基因工程与蛋白质工程的区别：
基因工程通过分离目的基因重组DNA分子，使目的 基因更换宿主得以异体表达，从而创造新类型， 但这只能合成自然界固有的蛋白质。
蛋白质工程则是运用基因工程的DNA重组技术，将 克隆后的基因编码序列加以改造，或者人工合成 新的基因，再将上述基因通过载体引入适宜的宿 主系统内加以表达，从而产生数量几乎不受限制、 有特定性能的“突变型”蛋白质分子，甚至全新 的蛋白质分子。
蛋白基因
新突变质粒
核苷酸片段
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PCR诱变
双链DNA变性
94 oC，1 min
退火，引物结合
54 oC，45 s
链延伸
72 oC，2 min
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生物技术制药
依赖高保真 DNA高温聚 合酶的PCR 直接点突变
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（二）采用融合蛋白技术改进蛋白 质
概念：是由一条短的原核多肽和真核蛋白 结合在一起所形成的蛋白质，其氨基端是 原核序列，羧基端是真核序列。
原则：将一个蛋白质基因序列的终止密码 子删除，在接上带有密码子的第二个蛋白 质基因，可实现2个基因的融合表达。
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蛋白质工程PPT教学课件
这说明了？
4、公民个人存款储蓄的重大作用
作用1：为国家积累资金，支援现 代化建设
储蓄积累社会资金，支持生产； 生产发展又促进了公民生活的改善， 又增加了储蓄存款的储源。所以，这 种良性循环既有利于公民个人，又有 利于国家积累资金，支援现代化建设。 （利国利民）
定期储蓄
（比较固定，积 累性强，适合人 民群众节余款和 积少成多的大宗 用款的存储需 要。）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
活期储蓄与定期储蓄的比较
类型
存期
凭证
支取 方式
利率
优点
活期 不定 储蓄
存折
随时
较低
灵活，可最大 限度地吸收社会闲 散资金。
存期长，比较
定期 储蓄
固定
定期 存单
到期 或 较高 提前
固定，积累性强， 适合群众节余款和 积少成多的大宗用
张女士刚刚从中央电视台新闻联播节目中得
知中央银行降低利率的消息，就立即从家中取出
现金，赶到实行24小时营业的华夏银行。在那里
等待存款的客户已排开了长队。据了解，像张女
士那样打“时间差”赶在利率调整前存款的储户
在全国还有不少。打“时间差”（C
）
A.钻了国家金融政策的空子，是错误的行为 B.不是利国利民的做法 C.不违反“存款自愿”的原则 D.给储蓄者带来不应得的利益，给银行造成了一 定经济损失
注意：邮政部门不是金融机 构，吸收的存款由中国人民 银行统一支配。
请你帮忙
由于你父亲工作繁忙，不小心 把存折弄丢了，你的父母非常 焦急。你有什么办法吗？
3、我国对公民存款储蓄的政策和原则
基本政策：国家保护个人的储蓄存款
基本原则：存款自愿 取款自由 存款有息 为储户保密
4、公民个人存款储蓄的重大作用
作用1：为国家积累资金，支援现 代化建设
储蓄积累社会资金，支持生产； 生产发展又促进了公民生活的改善， 又增加了储蓄存款的储源。所以，这 种良性循环既有利于公民个人，又有 利于国家积累资金，支援现代化建设。 （利国利民）
定期储蓄
（比较固定，积 累性强，适合人 民群众节余款和 积少成多的大宗 用款的存储需 要。）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
活期储蓄与定期储蓄的比较
类型
存期
凭证
支取 方式
利率
优点
活期 不定 储蓄
存折
随时
较低
灵活，可最大 限度地吸收社会闲 散资金。
存期长，比较
定期 储蓄
固定
定期 存单
到期 或 较高 提前
固定，积累性强， 适合群众节余款和 积少成多的大宗用
张女士刚刚从中央电视台新闻联播节目中得
知中央银行降低利率的消息，就立即从家中取出
现金，赶到实行24小时营业的华夏银行。在那里
等待存款的客户已排开了长队。据了解，像张女
士那样打“时间差”赶在利率调整前存款的储户
在全国还有不少。打“时间差”（C
）
A.钻了国家金融政策的空子，是错误的行为 B.不是利国利民的做法 C.不违反“存款自愿”的原则 D.给储蓄者带来不应得的利益，给银行造成了一 定经济损失
注意：邮政部门不是金融机 构，吸收的存款由中国人民 银行统一支配。
请你帮忙
由于你父亲工作繁忙，不小心 把存折弄丢了，你的父母非常 焦急。你有什么办法吗？
3、我国对公民存款储蓄的政策和原则
基本政策：国家保护个人的储蓄存款
基本原则：存款自愿 取款自由 存款有息 为储户保密
《蛋白质工程》PPT课件
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13
蛋白质创造和改造
• 蛋白质的改造，从物理、化学法到基因重组。
➢物理、化学法：对蛋白质进行变性、复性处 理，修饰蛋白质侧链官能团，分割肽链，改 变表面电荷分布促进蛋白质形成一定的立体 构像等等；
➢生物化学法：使用蛋白酶选择性地分割蛋白 质，利用转糖苷酶、酯酶、酰酶等去除或连 接不同化学基团，利用转酰胺酶使蛋白质发 生胶连等等。
整理ppt
10
结构、功能的设计和预测
• 根据对天然蛋白质结构与功能分析建立起来的数 据库里的数据，预测一定氨基酸序列肽链空间结 构和生物功能；可以根据特定的生物功能，设计 蛋白质的氨基酸序列和空间结构。通过基因重组 等实验直接考察分析结构与功能之间的关系；
• 通过分子动力学、分子热力学等，根据能量最低、 同一位置不能同时存在两个原子等基本原则分析 计算蛋白质分子的立体结构和生物功能。虽然这 方面的工作尚在起步阶段，但可预见将来能建立 一套完整的理论来解释结构与功能之间的关系， 用以设计、预测蛋白质的结构和功能。
蛋白质工程
Protein engineering
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1
Protein engineering
➢蛋白质工程是应用科学，目的是获得有用或有价 值的蛋白质。
➢这是一个年轻的学科，目前，蛋白质工程尚未有 统一的定义。
➢一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变 或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。
➢蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子 生物学、分子遗传学学科基础上，融合了蛋白质 晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅 助设计等多学科而发展整理起ppt 来的新兴研究领域 2
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定向进化与自然进化
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17
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1、基因定点突变——定做新蛋白质 2、蛋白质设计——对天然蛋白质的修饰
3
人类蛋白质组计划是什么？它与蛋白质工程有什么 关系？我国科学家承担了什么任务？
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科 学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成 立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由 中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国 科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白 质组计划的帷幕。
9
第二节 蛋白质工程的基本步骤与改造策略
一、 蛋白质工程的基本步骤
(1)分离纯化目的蛋白，使之结晶,进行分析,得到其空间结构 的尽可能多的信息。
（2）对目的蛋白的功能作详尽的研究，确定它的功能域。 （3）通过对蛋白质的一级结构、空间结构和功能之间的相互
关系分析，找出关键的基团和结构。
(4)围绕这些关键的基团和结构提出对蛋白质进行 改造的方案，并用基因工程的方法去实施。 (5)对经过改造的蛋白质进行功能性测定.
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质 组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大 国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个 实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大 肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
12
6、如果对目的蛋白的三维结构一无所知，那么可以在 目的序列中随机插入六聚体接头以鉴定功能性结构域。 插入六聚体接头后，在原蛋白质序列中添加两个氨基酸， 比插入更多的氨基酸对蛋白质整体功能的破坏要轻。 7、进行缺失突变时，应避免直接利用天然存在的限制 性酶切位点进行删除。
13
第三节 、蛋白质改造方法
第六章蛋白质工程
1
一、蛋白质工程崛起的缘由
例如：
满足人类生产 和生活的需要
干扰素（半胱氨酸） 改造 干扰素（丝氨酸）
体外很难保存
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
改造
天冬氨酸激酶（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 （104位的天冬酰胺）
在基因水平上对蛋白质进行改造，按改造的规 模和程度可以分为：
初级改造：个别氨基酸的改变和一整段氨基酸序列的 删除、置换或插入
二氢吡啶二羧酸合成酶
（异亮氨酸）
2
二、蛋白质工程的概念
蛋白质工程(protein engineering)：通过改造与蛋白质相应的 基因中的碱基顺序，或设计合成新的基因，将它克隆至受体 细胞中，通过基因表达而获得具有新的特性的蛋白质技术
1983年，美国生物学家额尔默首先提出了“蛋白质工程”的 概念。蛋白质工程的实践依据DNA指导合成蛋白质，因此，人 们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计， 使合成出来的蛋白质的结构变得符合人们的要求。
氨基酸
谷
Glu
缬
Val
半胱 Cys
丙
Ala
亮
Leu
酪
Tyr甲硫 Met Nhomakorabea(蛋)
英文
Glutamic acid Valine Cysteine Alanine Leucine Tyrosine Methionine
Glycine Phenylalanine
谷酰 Gln 天冬酰 Asn 异亮 Ile
Glutamine Asparagine Isoleucine
6
蛋白质分子的生物功能， 与蛋白质分子的结构密
不可分。决定蛋白质这
种特殊生物功能的关键
因素是它的分子构象 .
7
2.组成生物体蛋白质的20种氨基酸
氨基酸
赖 Lys 组 His 脯 Pro 苏 Thr 丝 Ser 色 Try 天冬 Asp 精 Arg
甘 Gly 苯丙 Phe
英文
Lysine Histidine Proline Threonine Serine Tryptophan Aspartic acid Arginine
8
蛋白质工程的内容主要有两方面：
一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质 二是确定蛋白质的化学组及空间结构与生物功能之间的关系， 在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生 理功能，设计合成具有特定生物功能的全新蛋白质，而氨基 酸排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应 基因中脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存 在的基因片段，用与蛋白质工程。
一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质 二是确定蛋白质的化学组及空间结构与生物功能之间的关系， 在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生 理功能，设计合成具有特定生物功能的全新蛋白质，而氨基 酸排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应 基因中脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存 在的基因片段，用与蛋白质工程。
人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论 支持。
4
三、蛋白质工程的基本原理
预期蛋白 质功能
蛋白质三 分子设计 维结构
氨基酸序列 多肽链
DNA
1. 从预期的蛋白质功能出发 2. 设计预期的蛋白质结构 3. 推测应用的氨基酸序列 4. 找到相应的脱氧核苷酸序列
合 成
基因 DNA
5
蛋白质工程的内容主要有两方面：
10
二、蛋白质工程的改造策略
1、疏水氨基酸常常出现在蛋白质的活动中心区域；α 螺旋和β折叠区通常不会是酶的活性中心以及底物结合 的中心，而是作为结构的支架；环区、转角区域和带电 荷区域通常位于蛋白质的表面。 2、进行定点突变时，应注意保守氨基酸残基。如果要 改变酶活性、底物结合活性等高度特异性的性质，则应 尽量保留保守残基。
11
3、应注意保留潜在的N糖基化位点(Asn-X-Ser／ThrX-Pro)中的Asn(天门冬酰胺)、Set(丝氨酸)或Thr(苏 氨酸)。
4、对于含有内含子的序列，可以删除某一外显子或 外显子组合，因为单个外显子通常编码独立折叠的结 构域，删去该结构域后可能不会影响蛋白其余部分的 正确折叠。
5、构建两个同源蛋白的嵌合体时，应尽量使其接合 部位处在具有相同或相近功能的氨基酸序列中；而当 两个非同源蛋白组成嵌合体时，则应使接合部分尽量 位于所预测结构的边缘。
3
人类蛋白质组计划是什么？它与蛋白质工程有什么 关系？我国科学家承担了什么任务？
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科 学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成 立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由 中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国 科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白 质组计划的帷幕。
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第二节 蛋白质工程的基本步骤与改造策略
一、 蛋白质工程的基本步骤
(1)分离纯化目的蛋白，使之结晶,进行分析,得到其空间结构 的尽可能多的信息。
（2）对目的蛋白的功能作详尽的研究，确定它的功能域。 （3）通过对蛋白质的一级结构、空间结构和功能之间的相互
关系分析，找出关键的基团和结构。
(4)围绕这些关键的基团和结构提出对蛋白质进行 改造的方案，并用基因工程的方法去实施。 (5)对经过改造的蛋白质进行功能性测定.
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质 组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大 国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个 实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大 肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
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6、如果对目的蛋白的三维结构一无所知，那么可以在 目的序列中随机插入六聚体接头以鉴定功能性结构域。 插入六聚体接头后，在原蛋白质序列中添加两个氨基酸， 比插入更多的氨基酸对蛋白质整体功能的破坏要轻。 7、进行缺失突变时，应避免直接利用天然存在的限制 性酶切位点进行删除。
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第三节 、蛋白质改造方法
第六章蛋白质工程
1
一、蛋白质工程崛起的缘由
例如：
满足人类生产 和生活的需要
干扰素（半胱氨酸） 改造 干扰素（丝氨酸）
体外很难保存
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
改造
天冬氨酸激酶（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 （104位的天冬酰胺）
在基因水平上对蛋白质进行改造，按改造的规 模和程度可以分为：
初级改造：个别氨基酸的改变和一整段氨基酸序列的 删除、置换或插入
二氢吡啶二羧酸合成酶
（异亮氨酸）
2
二、蛋白质工程的概念
蛋白质工程(protein engineering)：通过改造与蛋白质相应的 基因中的碱基顺序，或设计合成新的基因，将它克隆至受体 细胞中，通过基因表达而获得具有新的特性的蛋白质技术
1983年，美国生物学家额尔默首先提出了“蛋白质工程”的 概念。蛋白质工程的实践依据DNA指导合成蛋白质，因此，人 们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计， 使合成出来的蛋白质的结构变得符合人们的要求。
氨基酸
谷
Glu
缬
Val
半胱 Cys
丙
Ala
亮
Leu
酪
Tyr甲硫 Met Nhomakorabea(蛋)
英文
Glutamic acid Valine Cysteine Alanine Leucine Tyrosine Methionine
Glycine Phenylalanine
谷酰 Gln 天冬酰 Asn 异亮 Ile
Glutamine Asparagine Isoleucine
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蛋白质分子的生物功能， 与蛋白质分子的结构密
不可分。决定蛋白质这
种特殊生物功能的关键
因素是它的分子构象 .
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2.组成生物体蛋白质的20种氨基酸
氨基酸
赖 Lys 组 His 脯 Pro 苏 Thr 丝 Ser 色 Try 天冬 Asp 精 Arg
甘 Gly 苯丙 Phe
英文
Lysine Histidine Proline Threonine Serine Tryptophan Aspartic acid Arginine
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蛋白质工程的内容主要有两方面：
一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质 二是确定蛋白质的化学组及空间结构与生物功能之间的关系， 在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生 理功能，设计合成具有特定生物功能的全新蛋白质，而氨基 酸排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应 基因中脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存 在的基因片段，用与蛋白质工程。
一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质 二是确定蛋白质的化学组及空间结构与生物功能之间的关系， 在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生 理功能，设计合成具有特定生物功能的全新蛋白质，而氨基 酸排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应 基因中脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存 在的基因片段，用与蛋白质工程。
人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论 支持。
4
三、蛋白质工程的基本原理
预期蛋白 质功能
蛋白质三 分子设计 维结构
氨基酸序列 多肽链
DNA
1. 从预期的蛋白质功能出发 2. 设计预期的蛋白质结构 3. 推测应用的氨基酸序列 4. 找到相应的脱氧核苷酸序列
合 成
基因 DNA
5
蛋白质工程的内容主要有两方面：
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二、蛋白质工程的改造策略
1、疏水氨基酸常常出现在蛋白质的活动中心区域；α 螺旋和β折叠区通常不会是酶的活性中心以及底物结合 的中心，而是作为结构的支架；环区、转角区域和带电 荷区域通常位于蛋白质的表面。 2、进行定点突变时，应注意保守氨基酸残基。如果要 改变酶活性、底物结合活性等高度特异性的性质，则应 尽量保留保守残基。
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3、应注意保留潜在的N糖基化位点(Asn-X-Ser／ThrX-Pro)中的Asn(天门冬酰胺)、Set(丝氨酸)或Thr(苏 氨酸)。
4、对于含有内含子的序列，可以删除某一外显子或 外显子组合，因为单个外显子通常编码独立折叠的结 构域，删去该结构域后可能不会影响蛋白其余部分的 正确折叠。
5、构建两个同源蛋白的嵌合体时，应尽量使其接合 部位处在具有相同或相近功能的氨基酸序列中；而当 两个非同源蛋白组成嵌合体时，则应使接合部分尽量 位于所预测结构的边缘。