蛋白質工程的崛起課件

1、 一、蛋白質工程崛起的緣由一、蛋白質工程崛起的緣由 滿足人類滿足人類 生產和生生產和生 活的需要活的需要 例例1： 改造改造 干擾素（半胱氨酸）干擾素（半胱氨酸） 體外很難保存體外很難保存 干擾素（絲氨酸）干擾素（絲氨酸） 體外可以保存半年體外可以保存半年 玉米中賴氨酸含量比較低玉米中賴氨酸含量比較低 天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶 （352352位的蘇氨酸）位的蘇氨酸） 二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶 （104104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺） 天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶 （異亮氨酸）（異亮氨酸） 二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶 （異亮氨酸）（異亮氨酸） 玉米中賴氨酸含量可提高數

2、倍玉米中賴氨酸含量可提高數倍 改造改造 改造改造 例例2： 二、蛋白質工程的基本原理二、蛋白質工程的基本原理 天然蛋白質合成的過程天然蛋白質合成的過程遵循中心法則遵循中心法則 逆轉錄逆轉錄 轉錄轉錄 DNADNARNARNA 翻譯翻譯 蛋白質蛋白質 復制復制復制復制 肽鏈肽鏈 盤曲盤曲 折疊折疊 具有空間結具有空間結 構的蛋白質構的蛋白質 表達生物特有表達生物特有 的功能或性狀的功能或性狀 蛋白質工程基本途徑蛋白質工程基本途徑: 預期的蛋白質功能預期的蛋白質功能 設計預期的蛋白質結構設計預期的蛋白質結構 推測應有的氨基酸序列推測應有的氨基酸序列 找到相對應的脫氧核苷酸序列找到相對應的脫氧核苷酸

3、序列（基因）（基因） 蛋白質蛋白質 三維結構三維結構 氨基酸序氨基酸序 列多肽鏈列多肽鏈 基因基因 DNADNA 預期預期 功能功能 DNADNA合成合成 分子分子 設計設計 mRNA 生物生物 功能功能 轉錄轉錄翻譯翻譯折疊折疊 1.怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？ 請把相應的堿基序列寫出來。請把相應的堿基序列寫出來。 討論：討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：某多肽鏈的一段氨基酸序列是： -丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-賴氨酸賴氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸- 丙氨酸：丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：色氨酸：UGG 賴氨

4、酸：賴氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸： UUU、UUC GCUGCU（或（或C C或或A A或或G G）UGGAAAUGGAAA（或（或G G）AUGUUUAUGUUU（或（或C C） mRNAmRNA序列序列 脫氧核苷酸脫氧核苷酸 序列序列GCT (GCT (或或C C或或A A或或G) TGGAAA (G) TGGAAA (或或G)ATGTTT (G)ATGTTT (或或C)C) CGA (CGA (或或G G或或T T或或C) ACCTTTC) ACCTTT（或（或C)TACAAA (C)TACAAA (或或G)G) 2.2.確定目的基因的堿基序列后

5、，怎樣才能合確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合 成或改造目的基因（成或改造目的基因（DNADNA）？）？ 確定目的基因的堿基序列后，就可以確定目的基因的堿基序列后，就可以 根據人類的需要改造它，通過人工合成的根據人類的需要改造它，通過人工合成的 方法或可以通過基因的定點誘變技術來改方法或可以通過基因的定點誘變技術來改 變后從基因文庫中獲取。變后從基因文庫中獲取。 成功實例一：胰島素改造成功實例一：胰島素改造 天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚 體，延緩胰島素從注射部位進入血液，從而延緩體，延緩胰島素從注射部位進入血液，從而延緩 了其降血糖作用，也

6、增加了抗原性，這是胰島素了其降血糖作用，也增加了抗原性，這是胰島素 B23-B28氨基酸殘基結構所致。利用蛋白質工程氨基酸殘基結構所致。利用蛋白質工程 技術改變這些殘基，則可降低其聚合作用，使胰技術改變這些殘基，則可降低其聚合作用，使胰 島素快速起作用。該速效胰島素已通過臨床實驗。島素快速起作用。該速效胰島素已通過臨床實驗。 三、蛋白質工程的進展和前景三、蛋白質工程的進展和前景 成功實例二：水蛭素改造成功實例二：水蛭素改造 水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特異抑制劑，水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特異抑制劑， 它有多種變異體，由它有多種變異體，由65或或66個氨基酸殘基組成。水個氨基酸殘基組成。

7、水 蛭素在臨床上可作為抗栓藥物用于治療血栓疾病。蛭素在臨床上可作為抗栓藥物用于治療血栓疾病。 為提高水蛭素活性，在綜合各變異體結構特點的基為提高水蛭素活性，在綜合各變異體結構特點的基 礎上提出改造水蛭素主要變異體礎上提出改造水蛭素主要變異體HV2的設計方案，的設計方案， 將將47位的位的Asn（天冬酰胺）變成（天冬酰胺）變成Lys（賴氨酸），（賴氨酸）， 使其與分子內第使其與分子內第4或第或第5位位Thr（蘇氨酸）間形成氫（蘇氨酸）間形成氫 鍵來幫助水蛭素鍵來幫助水蛭素N端肽段的正確取向，從而提高凝端肽段的正確取向，從而提高凝 血效率，試管試驗活性提高血效率，試管試驗活性提高4倍，在動物模型上檢倍，