生物大分子进化总结
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3. 最后利用基因两端序列为引物合成全长的重排 产物，这些重排产物的集合被称为突变文库。
4. 对突变文库进行筛选，选择改良的突变体进行 下一轮shuffling循环，重复多次重排和筛选， 直到最终获得性状比较理想的突变体。
进行定向进化的生物活性分子
➢ 可以是那些由于毒性太大而无法大剂量使用的 蛋白质药物;
9.4.1 基因组的随机突变法
方法： 天然随机突变 物理化学诱变
化学：羟胺、溴乙锭、烷基化试剂、强氧化剂等。 物理：放射性诱变（紫外线）。
紫外线突变频率 10-4～10 -9
-9
-10
天然突变频率10 ～10
基因组的随机突变法缺点 不能实现对特定基因的突变
关键 突变频率的选择
突变频率太高会导致绝大多数突变为有害突变， 无法筛选到有益突变;
突变
Pool of mutant genes
转化宿主菌
重复
筛选单一突变基因的克隆
好的突变进行下一轮突变
突变的优良基因
9.8 生物大分子进化应用实例
9.8.1 自然改进型分子进化
（1） 绿色荧光蛋白
2008年诺贝尔奖
钱永健
下村修
钱永健
1994年，开始改造GFP，有多项发现。世界 上用的大多数是钱永健实验室改造后的变种， 有的荧光更强，有的黄色、蓝色，有的可激活、 可变色。
体外挑选方法寻找核酸适配体
步骤 1. 合成寡聚核苷酸 2. 建立适体库 3. 固定蛋白将能与之结合的核酸适配体收集 4. 测序得到需要的核酸适配体
湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室
以纳米和分子水平上的生化分析、化学 与生物传感技术、生命科学中的新分析技 术、化学计量学等 为主要研究方向。
具体方法 ➢ 如提高镁离子浓度、加入锰离子； ➢ 改变体系中四种的dNTPs浓度； ➢ 运用低保真度DNA聚合酶等。
9.4.3 定点诱变
在体外特异性地取代、插入或缺失DNA序列 中任何一个特定碱基的技术。
分类：定点突变、盒式定点突变、PCR突变。
定点突变
Ｇ
Ａ
Ａ
Ｇ
Ｃ
盒式定点诱变
文库分子
定点突变 文库 筛选
双内含肽蛋白纯化过程
15℃ +IPTG
上柱
剪切
DTT
剪切
洗脱
23℃
4℃
pH 7.0
几丁质柱
GFPmut3*
含cGFPmut3*表达的E .coli 激光共聚焦照片
荧光 叠加
明场
优化的诱导表达温度： 15℃
含GFPmut3*内含肽融合前体表达的E. coli 激光共聚焦照片
荧光 明场
叠加
A
B
亲和纯化得到的GFPmut3* SDS-PAGE电泳图
噬菌体
感染细菌的病毒。
噬菌体颗粒感染一个细菌细胞后可迅速生成 几百个子代噬菌体颗粒，每个子代颗粒又可感 染细菌细胞，再生成几百个子代噬菌体颗粒。 如此重复只需4次，一个噬菌体颗粒便可使几十 亿个细菌感染而死亡。
9.6.3 核糖体展示
蛋白及其 mRNA同时结合在核糖体上， 形 成mRNA-核糖体-蛋白质三聚体，使目的蛋白 展示在核糖体表面，将基因型和表型联系起来， 同时含有mRNA的标签可以通过逆转录进行放 大。
Ex=502nm Em=511nm
GFPmut3*的荧光光谱
GFPmut3*的紫外吸收光谱
GFPmut3*的圆二色性光谱
GFP的结构示意图
用途
生物分子示踪 金属离子、小分子的传感器研究 分子成像
（2）非天然氨基酸的定点插入
定向进化tRNA和氨酰tRNA合成酶
只能识别20种氨基酸
进化
识别非天然氨基酸
原理
嘌呤霉素是一种分子质量小、化学性质为稳 定的氨酰tRNA类似物。 当3‘端带有嘌呤霉素连 接子的mRNA在体外翻译系统中完成翻译时， 嘌呤霉素模拟tRNA末端的氨酰基结构，进入核 糖体的A位点，抑制了蛋白质的翻译，在新生肽 链和嘌呤霉素的O-甲基酪氨酸之间形成稳定的 酰胺键，使mRNA 的3’端与多肽的羧基 端共价 结合起来。
进化 优势基因频率增加 自然选择
生物大分子进化
DNA、蛋白质等生物大分子的功能
从无到有 从简单到复杂 从低级到高级
自然界的生物大分子多样性和RNA世界假说
生物大分子的进化
基因数量庞大
RNA剪切，表达产生不同的蛋白
多
样
蛋白质剪切酶将蛋白质连接在一起；
性
翻译后修饰；
RNA世界假说 RNA
mRNA-核糖体-蛋白质三元复合物文库方便 的对目标蛋白进行选择处理，通过亲和筛选的 方法富集含有目标蛋白质的复合物，后对其进 行放大操作。
缺点：不是很稳定
ribosome display
9.6.4 mRNA展示
mRNA展示技术 一种新兴的体外多肽筛选技术。可以运用
于生物分子配体的发现和相互作用的分析。
9.7 挑选和筛选
分类：体内 In vivo 、体外 In vitro
筛选：对文库的每一个分子都进行尝试，找 出目标。
挑选：不需对文库的每一个分子都进行尝 试，只需要设定一个条件，符合条件 的分子将被挑选出。
挑选和筛选的比较
体内
体外
筛选
比较样品的颜色、荧 让细胞产生各种颜色、 光等物理化学性质 荧光或具有放射性等
mRNA 展示
9.6.1 细胞展示
1. 将含有标签的目标蛋白的DNA导入到细胞中； 2. 挑选单克隆； 3. 诱导表达蛋白； 4. 通过特定的选择系统对蛋白质进行选择。
缺点： 文库的量很小； 不能精确控制；
9.6.2 噬菌体展示
将目标蛋白的基因与噬菌体外壳蛋白基因 相连接，使外源DNA所编码的蛋白质以融 合蛋白形式表达在噬菌体表面的方法。
9.8.2 新功能分子进化
(1) 生长激素的重塑 腺垂体细胞分泌的蛋白质，促进细胞生长
和分化的重要因子。
受体与激素结合，传递信号
激素
生物大分子进化重塑生长激素和受体的相互作用
受体的Ser
Ala
进化
具体方法
突变方法构建分子库
导入噬菌体
富 集含目标的噬菌体
噬菌体展示放大
体外挑选
结果 得到5个氨基酸突变的生长激素，受体和激素
DNA：PCR
RNA：RT-PCR
PCR
RT-PCR
RNA
cDNA DNA
9.6 标记和区分蛋白质分子
蛋白质是生物体功能实现的载体，蛋白质分 子不能直接放大。
需要对其标记和区分
放大
方法
目标蛋白质的基因与特殊的表达生物体 结合，通过表达将蛋白质展示出来。
细胞 展示
噬菌体 展示
具体 方法
核糖体 展示
Lane 1 : 蛋白Marker Lane 2 : 诱导前的细胞粗提液 Lane 3 : IPTG诱导后的细胞破碎
Lane 4 : Lane3 上清液通过几丁质柱液后的溶液 Lane 5 : 柱上洗脱的目的蛋白
Yield：2.41 mg \ L Purity ：> 95%
纯化的GFPmut3*的光谱学特性
非天然氨基酸定点插入
具体步骤
1. 确定目标tRNA 2. 建立氨酰tRNA合成酶文库 3. 转入细胞 4. 利用TAG作为非天然氨基酸的插入位点 5. 挑选
非天然氨基酸优点
小巧，不会干扰蛋白质的正常功能； 不需报告基因是蛋白质自身具有荧光功能； 可识别金属离子； 对pH值环境有特别响应。
（2）抗水解多肽
思路：D型多肽不容易被天然的水解酶水解。
过程： ① 先合成L型水解酶，建立多肽文库； ② 进化得到目标多肽； ③ 与D型水解酶作用，验证效果。
9.8.3 核酸适配体的应用
核酸适配体由单链DNA或RNA组成，形成一定 的二级结构，可以特异识别某种分子。
适体库能识别分子，包括蛋白质、核酸、脂类、 细胞、小分子。
9.4.4 DNA改组
DNA Shuffling
是运用随机突变技术，对某种感兴趣的蛋 门质或核酸进行快速的改造，并定向选择所需 性质的生物分子。
原理
1. 单个基因或一组相关基因经酶切产生一系列随 机大小的DNA片段。
2. 无引物PCR，具有互补3’末端的片段互为引物， 各为模板，通过不断的PCR循环在不同模板上 随机互补结合并进一步延伸。
挑选
如共价或非共价结合 只表达了特异蛋白的细
在某固定相表面
胞才能存活
文库大小
筛选： 10 5
10
15
挑选： 10 ～ 10
挑选流程
筛选
挑选
优点 简单
快速
缺点 耗时
需建立体系
Conclusion 定向进化 = 突变 + 筛选
定 向 进 化
酶的生产和 性质改进
Gene/genes coding for enzymes of interesting
结果： 数量会不断倍增，几小时内就能扩增至原
来的10倍，而且只要有充足的原料和空间，这 种扩增过程就不会停止。
问题
RNA 又是怎么产生的？
9.2 化学生物学中的生物大分子进化方法
自然界进化的优点： 生物多样性丰富，种群巨大； 生物本身调控系统精密；
缺点： 不能定向突变； 突变概率低； 周期长。
9.3 生物大分子进化的基本概念和思路
DNA
蛋白质
1981年度诺贝尔化学奖获得者吉尔伯特（W. Gilbert）提出了“RNA世界”的假说。
指的是“在生命起源的某个时期，生命体仅由 RNA组成。遗传信息的传递建立于RNA的复制， 其复制机理与当今DNA复制机理相似，作为生物 催化的、由基因编码的蛋白质还不存在”。
容易发生突变，因此在携带遗传信息的能力方 面，RNA不如DNA；
➢ 可以是基因治疗载体和基因药物等核酸分子。
示意图
Family shuffling
DNA改组成功与否取决于三个因素：
相关基因组中基因的相似程度; 酶切产生的DNA片段小大; 退火温度。
优点
人工理性设计
随机性
同序比对
9.5 分子库的放大 构建出的文库分子的拷贝数不高
需要放大
一锅法
突变频率太低则会导致文库中全是野生型群体。
9.4.2 易错PCR
采用DNA聚合酶进行目的基因扩增时，通过 调整反应条件，来改变扩增过程中的突变频率， 从而以一定的频率向目的基因中随机引入突变， 获得蛋白质分子的随机突变体。
条件 高盐和添加剂存在的条件下，聚合酶的PCR
的反应错误率可达0.7%。
RNA又由于组成没有蛋白质复杂，不可能形成 如蛋白质那么多样的结构，因此在功能分子的 作用方面，RNA又不如蛋白质。
RNA可自我复制 RNA具有催化功能
当DNA和蛋白质功能完善后 RNA分子才被取代
乔伊斯 ，Scripps Research Institute 所长
发现了一对短小但功能强大的RNA序列，把 它们和一堆结构更简单的RNA“原料”混在一起.
目标分子
竞争筛选
分子进化
分子库
多样化
扩增
自然界生物大分子
文库分子
放大
筛选目标分子
9.4 分子多样性的建立
分子多样性的建立是生物大分子进化的基础。
DNA 稳定性好； 易操作； 通过改变条件和模板就能得到不同序列和结构 的DNA； 可以转录和翻译变成RNA和蛋白质。
DNA文库的突变方法
基因组随机突变 易错PCR 定点突变 DNA改组法
绿色荧光蛋白分子进化
DNA改 组
DNA文库
细胞展示
转化细胞
体外筛选
改进后效果
发光强度增强45倍； 激发光和发射光单色性有改善； 进化出了黄色、红色等蛋白。
双内含肽系统纯化蛋白质原理
内含肽1 : Synechocystis sp DnaB intein 内含肽2: Mycobacterium xenopi GyrA intein
19世纪中期，达尔文，在物种起源 书中提到了进化论。
物种进化的两个因素：
1. 遗传突变 2. 自然选择
自然选择：
环境条件对于生物的变异进行选择而导致适 者生存、不适者被淘汰的过程。
突变
不被淘汰
遗传信息储存在基因组中； 基因组序列在自然情况下存在随机突变概率； 突变可遗传给子代； 增加种群的基因多样性。
第9章
生物大分子进化
பைடு நூலகம்容
1 自然界生物大分子进化
2
生物大分子进化方法
3 生物大分子进化的概念和思路
4
分子多样性的建立
5
分子库的放大
6 标记和区分蛋白质分子
7
挑选和筛选
8
应用实例
9.1 自然界的生物大分子进化
达尔文(1809～1882) 出生于英国西部一个世代为医的家庭。乘贝
格尔号舰作了历时5年的环球航行，对动植物和 地质结构等进行了大量的观察和采集。
之间的相互作用提高了1000倍。
改变蛋白质之间的相互作用
促红细胞生成素
一种糖蛋白细胞因子，可以增加人体血液中 红细胞数量、提高血液含氧量的激素。
适应症为肾功能衰竭导致的贫血、恶性肿瘤 或化疗导致的贫血、失血后贫血等。2003年全 世界EPO的年销售额超过50亿美元。
模拟蛋白质药物
天然EPO不易得到，使用生物大分子进化出 新的蛋白质，可与EPO受体互作。
4. 对突变文库进行筛选，选择改良的突变体进行 下一轮shuffling循环，重复多次重排和筛选， 直到最终获得性状比较理想的突变体。
进行定向进化的生物活性分子
➢ 可以是那些由于毒性太大而无法大剂量使用的 蛋白质药物;
9.4.1 基因组的随机突变法
方法： 天然随机突变 物理化学诱变
化学：羟胺、溴乙锭、烷基化试剂、强氧化剂等。 物理：放射性诱变（紫外线）。
紫外线突变频率 10-4～10 -9
-9
-10
天然突变频率10 ～10
基因组的随机突变法缺点 不能实现对特定基因的突变
关键 突变频率的选择
突变频率太高会导致绝大多数突变为有害突变， 无法筛选到有益突变;
突变
Pool of mutant genes
转化宿主菌
重复
筛选单一突变基因的克隆
好的突变进行下一轮突变
突变的优良基因
9.8 生物大分子进化应用实例
9.8.1 自然改进型分子进化
（1） 绿色荧光蛋白
2008年诺贝尔奖
钱永健
下村修
钱永健
1994年，开始改造GFP，有多项发现。世界 上用的大多数是钱永健实验室改造后的变种， 有的荧光更强，有的黄色、蓝色，有的可激活、 可变色。
体外挑选方法寻找核酸适配体
步骤 1. 合成寡聚核苷酸 2. 建立适体库 3. 固定蛋白将能与之结合的核酸适配体收集 4. 测序得到需要的核酸适配体
湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室
以纳米和分子水平上的生化分析、化学 与生物传感技术、生命科学中的新分析技 术、化学计量学等 为主要研究方向。
具体方法 ➢ 如提高镁离子浓度、加入锰离子； ➢ 改变体系中四种的dNTPs浓度； ➢ 运用低保真度DNA聚合酶等。
9.4.3 定点诱变
在体外特异性地取代、插入或缺失DNA序列 中任何一个特定碱基的技术。
分类：定点突变、盒式定点突变、PCR突变。
定点突变
Ｇ
Ａ
Ａ
Ｇ
Ｃ
盒式定点诱变
文库分子
定点突变 文库 筛选
双内含肽蛋白纯化过程
15℃ +IPTG
上柱
剪切
DTT
剪切
洗脱
23℃
4℃
pH 7.0
几丁质柱
GFPmut3*
含cGFPmut3*表达的E .coli 激光共聚焦照片
荧光 叠加
明场
优化的诱导表达温度： 15℃
含GFPmut3*内含肽融合前体表达的E. coli 激光共聚焦照片
荧光 明场
叠加
A
B
亲和纯化得到的GFPmut3* SDS-PAGE电泳图
噬菌体
感染细菌的病毒。
噬菌体颗粒感染一个细菌细胞后可迅速生成 几百个子代噬菌体颗粒，每个子代颗粒又可感 染细菌细胞，再生成几百个子代噬菌体颗粒。 如此重复只需4次，一个噬菌体颗粒便可使几十 亿个细菌感染而死亡。
9.6.3 核糖体展示
蛋白及其 mRNA同时结合在核糖体上， 形 成mRNA-核糖体-蛋白质三聚体，使目的蛋白 展示在核糖体表面，将基因型和表型联系起来， 同时含有mRNA的标签可以通过逆转录进行放 大。
Ex=502nm Em=511nm
GFPmut3*的荧光光谱
GFPmut3*的紫外吸收光谱
GFPmut3*的圆二色性光谱
GFP的结构示意图
用途
生物分子示踪 金属离子、小分子的传感器研究 分子成像
（2）非天然氨基酸的定点插入
定向进化tRNA和氨酰tRNA合成酶
只能识别20种氨基酸
进化
识别非天然氨基酸
原理
嘌呤霉素是一种分子质量小、化学性质为稳 定的氨酰tRNA类似物。 当3‘端带有嘌呤霉素连 接子的mRNA在体外翻译系统中完成翻译时， 嘌呤霉素模拟tRNA末端的氨酰基结构，进入核 糖体的A位点，抑制了蛋白质的翻译，在新生肽 链和嘌呤霉素的O-甲基酪氨酸之间形成稳定的 酰胺键，使mRNA 的3’端与多肽的羧基 端共价 结合起来。
进化 优势基因频率增加 自然选择
生物大分子进化
DNA、蛋白质等生物大分子的功能
从无到有 从简单到复杂 从低级到高级
自然界的生物大分子多样性和RNA世界假说
生物大分子的进化
基因数量庞大
RNA剪切，表达产生不同的蛋白
多
样
蛋白质剪切酶将蛋白质连接在一起；
性
翻译后修饰；
RNA世界假说 RNA
mRNA-核糖体-蛋白质三元复合物文库方便 的对目标蛋白进行选择处理，通过亲和筛选的 方法富集含有目标蛋白质的复合物，后对其进 行放大操作。
缺点：不是很稳定
ribosome display
9.6.4 mRNA展示
mRNA展示技术 一种新兴的体外多肽筛选技术。可以运用
于生物分子配体的发现和相互作用的分析。
9.7 挑选和筛选
分类：体内 In vivo 、体外 In vitro
筛选：对文库的每一个分子都进行尝试，找 出目标。
挑选：不需对文库的每一个分子都进行尝 试，只需要设定一个条件，符合条件 的分子将被挑选出。
挑选和筛选的比较
体内
体外
筛选
比较样品的颜色、荧 让细胞产生各种颜色、 光等物理化学性质 荧光或具有放射性等
mRNA 展示
9.6.1 细胞展示
1. 将含有标签的目标蛋白的DNA导入到细胞中； 2. 挑选单克隆； 3. 诱导表达蛋白； 4. 通过特定的选择系统对蛋白质进行选择。
缺点： 文库的量很小； 不能精确控制；
9.6.2 噬菌体展示
将目标蛋白的基因与噬菌体外壳蛋白基因 相连接，使外源DNA所编码的蛋白质以融 合蛋白形式表达在噬菌体表面的方法。
9.8.2 新功能分子进化
(1) 生长激素的重塑 腺垂体细胞分泌的蛋白质，促进细胞生长
和分化的重要因子。
受体与激素结合，传递信号
激素
生物大分子进化重塑生长激素和受体的相互作用
受体的Ser
Ala
进化
具体方法
突变方法构建分子库
导入噬菌体
富 集含目标的噬菌体
噬菌体展示放大
体外挑选
结果 得到5个氨基酸突变的生长激素，受体和激素
DNA：PCR
RNA：RT-PCR
PCR
RT-PCR
RNA
cDNA DNA
9.6 标记和区分蛋白质分子
蛋白质是生物体功能实现的载体，蛋白质分 子不能直接放大。
需要对其标记和区分
放大
方法
目标蛋白质的基因与特殊的表达生物体 结合，通过表达将蛋白质展示出来。
细胞 展示
噬菌体 展示
具体 方法
核糖体 展示
Lane 1 : 蛋白Marker Lane 2 : 诱导前的细胞粗提液 Lane 3 : IPTG诱导后的细胞破碎
Lane 4 : Lane3 上清液通过几丁质柱液后的溶液 Lane 5 : 柱上洗脱的目的蛋白
Yield：2.41 mg \ L Purity ：> 95%
纯化的GFPmut3*的光谱学特性
非天然氨基酸定点插入
具体步骤
1. 确定目标tRNA 2. 建立氨酰tRNA合成酶文库 3. 转入细胞 4. 利用TAG作为非天然氨基酸的插入位点 5. 挑选
非天然氨基酸优点
小巧，不会干扰蛋白质的正常功能； 不需报告基因是蛋白质自身具有荧光功能； 可识别金属离子； 对pH值环境有特别响应。
（2）抗水解多肽
思路：D型多肽不容易被天然的水解酶水解。
过程： ① 先合成L型水解酶，建立多肽文库； ② 进化得到目标多肽； ③ 与D型水解酶作用，验证效果。
9.8.3 核酸适配体的应用
核酸适配体由单链DNA或RNA组成，形成一定 的二级结构，可以特异识别某种分子。
适体库能识别分子，包括蛋白质、核酸、脂类、 细胞、小分子。
9.4.4 DNA改组
DNA Shuffling
是运用随机突变技术，对某种感兴趣的蛋 门质或核酸进行快速的改造，并定向选择所需 性质的生物分子。
原理
1. 单个基因或一组相关基因经酶切产生一系列随 机大小的DNA片段。
2. 无引物PCR，具有互补3’末端的片段互为引物， 各为模板，通过不断的PCR循环在不同模板上 随机互补结合并进一步延伸。
挑选
如共价或非共价结合 只表达了特异蛋白的细
在某固定相表面
胞才能存活
文库大小
筛选： 10 5
10
15
挑选： 10 ～ 10
挑选流程
筛选
挑选
优点 简单
快速
缺点 耗时
需建立体系
Conclusion 定向进化 = 突变 + 筛选
定 向 进 化
酶的生产和 性质改进
Gene/genes coding for enzymes of interesting
结果： 数量会不断倍增，几小时内就能扩增至原
来的10倍，而且只要有充足的原料和空间，这 种扩增过程就不会停止。
问题
RNA 又是怎么产生的？
9.2 化学生物学中的生物大分子进化方法
自然界进化的优点： 生物多样性丰富，种群巨大； 生物本身调控系统精密；
缺点： 不能定向突变； 突变概率低； 周期长。
9.3 生物大分子进化的基本概念和思路
DNA
蛋白质
1981年度诺贝尔化学奖获得者吉尔伯特（W. Gilbert）提出了“RNA世界”的假说。
指的是“在生命起源的某个时期，生命体仅由 RNA组成。遗传信息的传递建立于RNA的复制， 其复制机理与当今DNA复制机理相似，作为生物 催化的、由基因编码的蛋白质还不存在”。
容易发生突变，因此在携带遗传信息的能力方 面，RNA不如DNA；
➢ 可以是基因治疗载体和基因药物等核酸分子。
示意图
Family shuffling
DNA改组成功与否取决于三个因素：
相关基因组中基因的相似程度; 酶切产生的DNA片段小大; 退火温度。
优点
人工理性设计
随机性
同序比对
9.5 分子库的放大 构建出的文库分子的拷贝数不高
需要放大
一锅法
突变频率太低则会导致文库中全是野生型群体。
9.4.2 易错PCR
采用DNA聚合酶进行目的基因扩增时，通过 调整反应条件，来改变扩增过程中的突变频率， 从而以一定的频率向目的基因中随机引入突变， 获得蛋白质分子的随机突变体。
条件 高盐和添加剂存在的条件下，聚合酶的PCR
的反应错误率可达0.7%。
RNA又由于组成没有蛋白质复杂，不可能形成 如蛋白质那么多样的结构，因此在功能分子的 作用方面，RNA又不如蛋白质。
RNA可自我复制 RNA具有催化功能
当DNA和蛋白质功能完善后 RNA分子才被取代
乔伊斯 ，Scripps Research Institute 所长
发现了一对短小但功能强大的RNA序列，把 它们和一堆结构更简单的RNA“原料”混在一起.
目标分子
竞争筛选
分子进化
分子库
多样化
扩增
自然界生物大分子
文库分子
放大
筛选目标分子
9.4 分子多样性的建立
分子多样性的建立是生物大分子进化的基础。
DNA 稳定性好； 易操作； 通过改变条件和模板就能得到不同序列和结构 的DNA； 可以转录和翻译变成RNA和蛋白质。
DNA文库的突变方法
基因组随机突变 易错PCR 定点突变 DNA改组法
绿色荧光蛋白分子进化
DNA改 组
DNA文库
细胞展示
转化细胞
体外筛选
改进后效果
发光强度增强45倍； 激发光和发射光单色性有改善； 进化出了黄色、红色等蛋白。
双内含肽系统纯化蛋白质原理
内含肽1 : Synechocystis sp DnaB intein 内含肽2: Mycobacterium xenopi GyrA intein
19世纪中期，达尔文，在物种起源 书中提到了进化论。
物种进化的两个因素：
1. 遗传突变 2. 自然选择
自然选择：
环境条件对于生物的变异进行选择而导致适 者生存、不适者被淘汰的过程。
突变
不被淘汰
遗传信息储存在基因组中； 基因组序列在自然情况下存在随机突变概率； 突变可遗传给子代； 增加种群的基因多样性。
第9章
生物大分子进化
பைடு நூலகம்容
1 自然界生物大分子进化
2
生物大分子进化方法
3 生物大分子进化的概念和思路
4
分子多样性的建立
5
分子库的放大
6 标记和区分蛋白质分子
7
挑选和筛选
8
应用实例
9.1 自然界的生物大分子进化
达尔文(1809～1882) 出生于英国西部一个世代为医的家庭。乘贝
格尔号舰作了历时5年的环球航行，对动植物和 地质结构等进行了大量的观察和采集。
之间的相互作用提高了1000倍。
改变蛋白质之间的相互作用
促红细胞生成素
一种糖蛋白细胞因子，可以增加人体血液中 红细胞数量、提高血液含氧量的激素。
适应症为肾功能衰竭导致的贫血、恶性肿瘤 或化疗导致的贫血、失血后贫血等。2003年全 世界EPO的年销售额超过50亿美元。
模拟蛋白质药物
天然EPO不易得到，使用生物大分子进化出 新的蛋白质，可与EPO受体互作。