上課用蛋白質(zhì)工程.

1、、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1、基因工程的應(yīng)用皆中（D基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因泰移到另 一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的 蛋白質(zhì)， 進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。（2）基因工程的不足：在原則上只能生產(chǎn)自然界已存 在的蛋白質(zhì)。2、天然蛋白質(zhì)的不足 天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期 進(jìn)化 過(guò)程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需棗,卻不 一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。3、蛋白質(zhì)工程的目的生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程就是為了生產(chǎn)出符合人 類生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)，甚至是 自然界不存在的蛋白質(zhì)。二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1、目標(biāo):根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋 白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分

2、子設(shè)計(jì)。o°O對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造， 你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子 進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的 作來(lái)實(shí)現(xiàn)？旁欄思考題2對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì) 分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？答：毫無(wú)疑問(wèn)應(yīng)該從對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋 白質(zhì)改造，主要原因如下：(1)任何天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過(guò)的蛋白質(zhì)可 以遺傳下去。(2)對(duì)基因改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易，難度 小。2、原理由于基因決定蛋白質(zhì)，要對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，必須從基因入手。原理：改造基因1、蛋白質(zhì)工程的目標(biāo) P262、原理：基因改造3、蛋白質(zhì)工程流程圖：P2

3、7:、蛋白質(zhì)工程的基本原理1、目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需 求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。2、原理：改造基因（基因修飾或基 合成因）。3、流程:預(yù)期蛋白質(zhì)功能一設(shè)棘的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)T推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列T找到對(duì)應(yīng)的脫氧核昔酸答：（1）每種氨基酸都有對(duì)應(yīng)的三聯(lián)密碼子，只要查 一下遺傳密碼子表，就可以將上述氨基酸序列的編碼 序列查出來(lái)。但是由于上述氨基酸序列中有幾個(gè)氨基 酸是由多個(gè)三聯(lián)密碼子編碼，因此其堿基排列組合起 來(lái)就比較復(fù)雜，至少可以排列出16種，可以根據(jù)學(xué)過(guò) 的排列組合知識(shí)自己排列一下。首先應(yīng)該扌艮據(jù)三聯(lián)密 碼子推出mRNA序列為GCU （或C或A或G ） UGGAAA （或G ） A

4、UGUUU （或C）,再根據(jù)堿基互 補(bǔ)配對(duì)規(guī)律推出脫氧核昔酸序列：CGA （或G或T或C） ACCTTT （或C ） TACAAA （或G ）。（2）確定目的基因的堿基序列后，就可以根 據(jù)人類的需要改造它，通過(guò)人工合成的方法 或從基因庫(kù)中獲取。蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物 功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成， 對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)， 以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二基因工程。蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造。蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因 工程有什么不同？答：基因工程是遵循

5、中心法則，從 DNA->mRNA->蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的： 確定蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋 白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)一應(yīng)有的氨基酸序列一應(yīng) 有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。法扁塾蛋白質(zhì)工程的原理應(yīng)該是中心項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作起點(diǎn)目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能操作核心基因表達(dá)載體基因過(guò)程獲取目的基因T 構(gòu)建表達(dá)載體T 導(dǎo)入受體細(xì)胞T 目的基因的檢測(cè)與表達(dá)預(yù)期蛋白質(zhì)功能- 設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)T 推測(cè)氨基酸序列T 推測(cè)核昔酸序列T 合成DNAT表達(dá)出蛋白質(zhì)目標(biāo)定向改造生物的遺傳特 性，獲得人類所需的生 物類型或生

6、物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類所 需的蛋白質(zhì)結(jié)果生產(chǎn)自然界中已有的蛋 白質(zhì)生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋 白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第 二代基因工程。因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造 新的蛋白質(zhì)，必須通過(guò)基因的修飾或基因的合成。()蛋白質(zhì)工程的內(nèi)容蛋白質(zhì)工程的內(nèi)容主要有兩方面：一是 根據(jù)需要設(shè)計(jì)具有特定氨基酸序列和空間結(jié) 構(gòu)的蛋白質(zhì)；二是確定蛋白質(zhì)的化學(xué)組成及 空間結(jié)構(gòu)與生物功能之間的關(guān)系。 I實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì)的結(jié) 構(gòu)和功能的關(guān)系。（三）蛋白質(zhì)改造工程舉例1.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，它有 多種變異體，由65或66個(gè)氨基酸殘基組成。水蛭素在 臨床

7、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(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出敗造水 蛭素主要變異體HV2的設(shè)計(jì)方案，將47位的Asn （天冬 酰胺）變成Lys （賴氨酸），使其與分子內(nèi)第4或第5位 Thr （蘇氨酸）間形成氫鍵來(lái)幫助水蛭素N端肽段的正 確取向，從而提高凝血效率，試管試驗(yàn)活性提高4倍， 在動(dòng)物模型上檢驗(yàn)抗血栓形成的效果，提高20倍。異想天開(kāi)能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基 因，導(dǎo)入合適的細(xì)菌中，讓細(xì)菌生產(chǎn)人類所需要的蛋 白質(zhì)食品呢？理論講可以，但目前還沒(méi)有真正成功的例子。一些報(bào)道利用細(xì)菌生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)往往都是 自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，并非完全是人工設(shè)計(jì) 出來(lái)而自然不存在的蛋白質(zhì)。主要原因是蛋白質(zhì) 的高級(jí)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類對(duì)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如何行使功能知之甚少，很難設(shè)計(jì)出一個(gè)嶄新而又具有生命功能作用的蛋白