蛋白质工程

四、蛋白质工程的进展和前景
1、蛋白质工程的进展： （3）对生长激素的改造
生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体的生长 发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还可以结合许多种 不同类型细胞的催乳激素受体，引发其他生理过程。在治疗过 程中为减少副作用，需使人的重组生长激素只与生长激素受体 结合，尽可能减少与其他激素受体的结合。经研究发现，二者 受体结合区有一部分重叠，但并不完全相同，有可能通过改造 加以区别。由于人的生长激素和催乳激素受体结合需要锌离子 参与作用，而它与生长激素受体结合则无需锌离子参与，于是 考虑取代充当锌离子配基的氨基酸侧链，如第18和第21位His （组氨酸）和第17位Glu（谷氨酸）。实验结果与预先设想一致， 但要开发作为临床用药还有大量的工作要做。
四、蛋白质工程的进展和前景
1、蛋白质工程的进展：
（4）应用于微电子方面
生物和材料科学家正积极探索将蛋白质 工程应用于微电子方面。用蛋白质工程方法 制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效 率高的特点，因此有极为广阔的发展前景。
四、蛋白质工程的进展和前景
2、蛋白质工程的现状
蛋白质工程目前的现状：成功的 例子不多，主要是因为蛋白质发挥其 功能需要依赖于正确的高级结构，而 科学家目前对大多数蛋白质的高级结 构了解很少，要设计出更加符合人类 需要的蛋白质还需要经过艰辛的探索。
一、蛋白质工程的崛起的缘由
基因工程的实质：
将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后 者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新 的性状。
基因工程产物：
基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白 质。 这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的, 它们的结构和功能符合特定物种生存的需要,却不一 定完全符合人类生产和生活的需要。
四、蛋白质工程的进展和前景
1、蛋白质工程的进展： （2）对水蛭素的改造
水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂， 它有多种变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水蛭 素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提 高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提 出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案，将47位的 Asn（天冬酰胺）变成Lys（赖氨酸），使其与分子内 第4或第5位Thr（苏氨酸）间形成氢键来帮助水蛭素N 端肽链的正确取向，从而提高抗凝血效率，试管试验 活性提高4倍，在动物模型上检验抗血栓形成的效果， 提高20倍。
1、蛋白质工程的进展：
（1）对胰岛素的改造
天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和 六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从 而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这 是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用 蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚 合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素 已通过临床实验。
• 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律 及其与生物功能的关系作为基础，通过基 因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改 造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对 生产和生活的需求。 前提： 了解蛋白质的结构和功能 原理： 改造基因（基因修饰或基因合成） 目的： 定向改造或制造蛋白质
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三、蛋白质工程的概念
四、蛋白质工程的进展和前景
一、蛋白质工程的崛起的缘由
例如：
干扰素（半胱氨酸）
体外很难保存
改造
干扰素（丝氨酸）
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） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺）
改造
玉米中赖氨酸含量可提高数倍 天冬氨酸激酶（异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
改造
许多工业用酶是在改变天然酶的特性后，才使之适应生产和使用需要的。
二、蛋白质工程的基本原理
1、蛋白质工程的目标
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的 结构进行分子设计。
2、天然蛋白质的合成过程
DNA（基因）
转录
mRNA
翻译
蛋白质
基因→表达（转录和翻译）→形成氨基酸序列的多肽链 →形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能
四、蛋白质工程的进展和前景
3、蛋白质工程的前景：
由于基因决定蛋白质，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成
二、蛋白质工程的基本原理
３、蛋白质工程的基本途径
预期的蛋白质功能
设计预期的蛋白质结构
推测应有的氨基酸序列
找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
二、蛋白质工程的基本原理
蛋白质工程流程图
1. 从预期的蛋白质功能出发
2. 设计预期的蛋白质结构
3. 推测应有的氨基酸序列 4. 找到相应的脱氧核苷酸序列
二、蛋白质工程的基本原理
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程 蛋白质工程
相同点
产生新的 产生的蛋白质
都要改造基因，都属于分子水平 基因型，无新基因 基因（型） 原有的 新的
联系
蛋白质工程以基因工程为基础， 是基因工程的应用和延伸
三、蛋白质工程的概念