14蛋白質(zhì)工程崛起ppt課件

1、大俠大俠一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由u基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已經(jīng)存在的基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。u這些蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的，這些蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的，結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。大俠干擾素干擾素u蛋白質(zhì)，治療病毒的感染的癌癥蛋白質(zhì)，治療病毒的感染的癌癥u體外保存困難體外保存困難半胱氨酸半胱氨酸絲氨酸絲氨酸-70的條件下，保存半年的條件下，保存半年大俠玉米種賴氨酸低玉米種賴氨酸低第第352位的蘇氨

2、酸位的蘇氨酸異亮氨酸異亮氨酸第第104位的天冬酰胺位的天冬酰胺異亮氨酸異亮氨酸天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶賴氨酸賴氨酸提高提高5倍和倍和2倍倍大俠二、蛋白質(zhì)工程的基本原理二、蛋白質(zhì)工程的基本原理u根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)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)。的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。大俠蛋白質(zhì)工程流程圖蛋白質(zhì)工程流程圖基因基因DNADNAmRNAmRNA氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)生物功能生物功能轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯折疊折疊預(yù)期功能預(yù)期功能分子設(shè)計(jì)分子設(shè)計(jì)DNADNA合成合成大俠蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程

3、u以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有系為基礎(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，或創(chuàng)造一種新的蛋白質(zhì)，以蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或創(chuàng)造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。u蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)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，是包含多學(xué)科的綜合科技的第二代基因工程，是包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域。工程領(lǐng)域。大俠三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景蛋白質(zhì)工程匯集了當(dāng)代分子生物學(xué)等學(xué)科的一些前沿領(lǐng)域的最新成就，它

4、把核酸與蛋白質(zhì)結(jié)合、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與生物功能結(jié)合起來(lái)研究。蛋白質(zhì)工程將蛋白質(zhì)與酶的研究推進(jìn)到嶄新的時(shí)代，為蛋白質(zhì)和酶在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面的應(yīng)用開(kāi)拓了誘人的前景。蛋白質(zhì)工程開(kāi)創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需要的蛋白質(zhì)的新時(shí)期。大俠P28 思考與探究思考與探究1u1.蛋白質(zhì)工程是應(yīng)怎樣的需求而崛起的？蛋白質(zhì)工程是應(yīng)怎樣的需求而崛起的？u提示供教師在教學(xué)中參考）：蛋白質(zhì)工程的提示供教師在教學(xué)中參考）：蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要。崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要。而結(jié)構(gòu)生物學(xué)對(duì)大量蛋白質(zhì)分子的精確立體結(jié)而結(jié)構(gòu)生物學(xué)對(duì)大量蛋白質(zhì)分子的精確立體結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜的生物功能的分

5、析結(jié)果，為設(shè)計(jì)改構(gòu)及其復(fù)雜的生物功能的分析結(jié)果，為設(shè)計(jì)改造天然蛋白質(zhì)提供了藍(lán)圖。分子遺傳學(xué)的以定造天然蛋白質(zhì)提供了藍(lán)圖。分子遺傳學(xué)的以定點(diǎn)突變?yōu)橹行牡幕虿僮骷夹g(shù)為蛋白質(zhì)工程提點(diǎn)突變?yōu)橹行牡幕虿僮骷夹g(shù)為蛋白質(zhì)工程提供了手段。供了手段。大俠P28 思考與探究思考與探究1u在已研究過(guò)的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(yīng)在已研究過(guò)的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，絕大多數(shù)酶都不能應(yīng)用于工業(yè)用于工業(yè)生產(chǎn)，絕大多數(shù)酶都不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性，但在生產(chǎn)，這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性，但在工業(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有活性或活性很低。這是因?yàn)楣すI(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有活性或活性很低。這是因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)中

6、每一步的反應(yīng)體系中常常會(huì)有酸、堿業(yè)生產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會(huì)有酸、堿或有機(jī)溶劑存在，反應(yīng)溫度較高，在這種條件或有機(jī)溶劑存在，反應(yīng)溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會(huì)很快變性失活。提高蛋白質(zhì)的下，大多數(shù)酶會(huì)很快變性失活。提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的課題。一穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的課題。一般來(lái)說(shuō)，提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性包括：延長(zhǎng)酶的般來(lái)說(shuō)，提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性包括：延長(zhǎng)酶的半衰期，提高酶的熱穩(wěn)定性，延長(zhǎng)藥用蛋白的半衰期，提高酶的熱穩(wěn)定性，延長(zhǎng)藥用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失等。喪失等。大俠P28 思考與探究思考與探究

7、1u下面舉一個(gè)如何通過(guò)蛋白質(zhì)工程來(lái)提高重組下面舉一個(gè)如何通過(guò)蛋白質(zhì)工程來(lái)提高重組-干擾素專干擾素專一活性和穩(wěn)定性的例子。干擾素是一種抗病毒、抗腫瘤的一活性和穩(wěn)定性的例子。干擾素是一種抗病毒、抗腫瘤的藥物。將人的干擾素的藥物。將人的干擾素的cDNA在大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)，產(chǎn)在大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)，產(chǎn)生的干擾素的抗病毒活性為生的干擾素的抗病毒活性為106 U/mg，只相當(dāng)于天然產(chǎn)，只相當(dāng)于天然產(chǎn)品的十分之一，雖然在大腸桿菌中合成的品的十分之一，雖然在大腸桿菌中合成的-干擾素量很多，干擾素量很多，但多數(shù)是以無(wú)活性的二聚體形式存在。為什么會(huì)這樣？如但多數(shù)是以無(wú)活性的二聚體形式存在。為什么會(huì)這樣？如何改變這

8、種狀況？研究發(fā)現(xiàn)，何改變這種狀況？研究發(fā)現(xiàn)，-干擾素蛋白質(zhì)中有干擾素蛋白質(zhì)中有3個(gè)半個(gè)半胱氨酸第胱氨酸第17位、位、31位和位和141位），推測(cè)可能是有一個(gè)或位），推測(cè)可能是有一個(gè)或幾個(gè)半胱氨酸形成了不正確的二硫鍵。研究人員將第幾個(gè)半胱氨酸形成了不正確的二硫鍵。研究人員將第17位的半胱氨酸，通過(guò)基因定點(diǎn)突變改變成絲氨酸，結(jié)果使位的半胱氨酸，通過(guò)基因定點(diǎn)突變改變成絲氨酸，結(jié)果使大腸桿菌中生產(chǎn)的大腸桿菌中生產(chǎn)的-干擾素的抗病性活性提高到干擾素的抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然，并且比天然-干擾素的貯存穩(wěn)定性高很多。干擾素的貯存穩(wěn)定性高很多。大俠P28 思考與探究思考與探究1u在基礎(chǔ)理論

9、研究方面，蛋白質(zhì)工程是研究多種在基礎(chǔ)理論研究方面，蛋白質(zhì)工程是研究多種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、蛋白質(zhì)折疊、蛋白質(zhì)分蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、蛋白質(zhì)折疊、蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)等一系列分子生物學(xué)基本問(wèn)題的一種新子設(shè)計(jì)等一系列分子生物學(xué)基本問(wèn)題的一種新型的、強(qiáng)有力的手段。通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)工程的研型的、強(qiáng)有力的手段。通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)工程的研究，可以深入地揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)和生命活究，可以深入地揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)和生命活動(dòng)的規(guī)律。動(dòng)的規(guī)律。大俠P28 思考與探究思考與探究2u蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？什么不同？u基因工程是遵循中心法則，從基因工程是遵循中心法則，從

10、DNAmRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界折疊產(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)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)應(yīng)有的氨基酸序列應(yīng)有的氨基酸序列應(yīng)有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋應(yīng)有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。白質(zhì)。大俠P28 思考與探究思考與探究3u絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，酶工程與蛋白質(zhì)工程絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，酶工程與蛋白質(zhì)工程有什么區(qū)別？有什么區(qū)別？u提示：酶工程就是指將酶所具有的生

11、物催化作提示：酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程學(xué)的手段，應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、用，借助工程學(xué)的手段，應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護(hù)等方面的一門科學(xué)技術(shù)。醫(yī)療診斷和環(huán)境保護(hù)等方面的一門科學(xué)技術(shù)。概括地說(shuō)，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用兩概括地說(shuō)，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用兩方面組成的。酶工程的應(yīng)用主要集中于食品工方面組成的。酶工程的應(yīng)用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。大俠P28 思考與探究思考與探究3u-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖異構(gòu)酶這三個(gè)酶連淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖異構(gòu)酶這三個(gè)酶連續(xù)作用于淀粉，就可以代替蔗糖生產(chǎn)出高果糖漿；蛋續(xù)作用于

12、淀粉，就可以代替蔗糖生產(chǎn)出高果糖漿；蛋白酶用于皮革脫毛膠以及洗滌劑工業(yè)；固定化酶還可白酶用于皮革脫毛膠以及洗滌劑工業(yè)；固定化酶還可以治療先天性缺酶病或是器官缺損引起的某些功能的以治療先天性缺酶病或是器官缺損引起的某些功能的衰竭等。至于我們?nèi)粘Ｉ钪兴?jiàn)到的加酶洗衣粉、衰竭等。至于我們?nèi)粘Ｉ钪兴?jiàn)到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的體現(xiàn)了。嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的體現(xiàn)了。u通常所說(shuō)的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒(méi)有經(jīng)通常所說(shuō)的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)由酶的功能來(lái)設(shè)計(jì)酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子過(guò)由酶的功能來(lái)設(shè)計(jì)酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來(lái)確定相應(yīng)基因的堿基

13、序列等步驟。結(jié)構(gòu)來(lái)確定相應(yīng)基因的堿基序列等步驟。u酶工程的重點(diǎn)在于對(duì)已存酶的合理充分利用，而蛋白酶工程的重點(diǎn)在于對(duì)已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點(diǎn)則在于對(duì)已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。質(zhì)工程的重點(diǎn)則在于對(duì)已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當(dāng)然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果也會(huì)應(yīng)用到酶當(dāng)然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果也會(huì)應(yīng)用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。大俠P27 討論討論u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：丙氨酸丙氨酸色氨色氨酸酸賴氨酸賴氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸u討論：怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序討論

14、：怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？列？u 怎樣才能合成或改造目的基因怎樣才能合成或改造目的基因DNA）？）？u遺傳密碼子表遺傳密碼子表氨基酸序列的編碼序列氨基酸序列的編碼序列u有幾個(gè)氨基酸是由多個(gè)三聯(lián)密碼子編碼，因此其堿有幾個(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，至少可以排列出基排列組合起來(lái)就比較復(fù)雜，至少可以排列出16種，。種，。u確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的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。需要改造它，通過(guò)人工合成的方法或從基因庫(kù)中獲取。大俠P27 異想天開(kāi)異想天開(kāi)u能不能根據(jù)人類需要的

15、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相能不能根據(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？類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？u提示：理論上講可以，但目前還沒(méi)有真正成功提示：理論上講可以，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)。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

16、高級(jí)結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如何行使功對(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質(zhì)，而且一個(gè)嶄新的蛋白質(zhì)命功能作用的蛋白質(zhì)，而且一個(gè)嶄新的蛋白質(zhì)會(huì)帶來(lái)什么危害也是人們所擔(dān)心的。會(huì)帶來(lái)什么危害也是人們所擔(dān)心的。大俠P26旁欄思考題旁欄思考題u1.你知道人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃嗎？你知道人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃嗎？u提示：人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃是繼人類基因組計(jì)劃之后，提示：人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃是繼人類基因組計(jì)劃之后，生命科學(xué)乃至自然科學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng)重大的科學(xué)命題。生命科學(xué)乃至自然科學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng)重大的科學(xué)命題。2019年，國(guó)際人類蛋白質(zhì)組組織宣告

17、成立。之后，該年，國(guó)際人類蛋白質(zhì)組組織宣告成立。之后，該組織正式提出啟動(dòng)了兩項(xiàng)重大國(guó)際合作行動(dòng)：一項(xiàng)是組織正式提出啟動(dòng)了兩項(xiàng)重大國(guó)際合作行動(dòng)：一項(xiàng)是由中國(guó)科學(xué)家牽頭執(zhí)行的由中國(guó)科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”；另一項(xiàng)是以美國(guó)科學(xué)家牽頭執(zhí)行的另一項(xiàng)是以美國(guó)科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人類血漿蛋白質(zhì)組人類血漿蛋白質(zhì)組計(jì)劃計(jì)劃”，由此拉開(kāi)了人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃的帷幕。，由此拉開(kāi)了人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃的帷幕。u“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃是國(guó)際上第一個(gè)人類組織人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃是國(guó)際上第一個(gè)人類組織器官的蛋白質(zhì)組計(jì)劃，由我國(guó)賀福初院士牽頭，這器官的蛋白質(zhì)組計(jì)劃，由我國(guó)賀福初院士牽頭，這是中國(guó)科學(xué)

18、家第一次領(lǐng)銜的重大國(guó)際科研協(xié)作計(jì)劃，是中國(guó)科學(xué)家第一次領(lǐng)銜的重大國(guó)際科研協(xié)作計(jì)劃，總部設(shè)在北京，目前有總部設(shè)在北京，目前有16個(gè)國(guó)家和地區(qū)的個(gè)國(guó)家和地區(qū)的80多個(gè)實(shí)驗(yàn)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室報(bào)名參加。它的科學(xué)目標(biāo)是揭示并確認(rèn)肝臟的蛋白室報(bào)名參加。它的科學(xué)目標(biāo)是揭示并確認(rèn)肝臟的蛋白質(zhì)，為重大肝病預(yù)防、診斷、治療和新藥研發(fā)的突破質(zhì)，為重大肝病預(yù)防、診斷、治療和新藥研發(fā)的突破提供重要的科學(xué)基礎(chǔ)。提供重要的科學(xué)基礎(chǔ)。u人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃的深入研究將是對(duì)蛋白質(zhì)工程的人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃的深入研究將是對(duì)蛋白質(zhì)工程的有力推動(dòng)和理論支持。有力推動(dòng)和理論支持。大俠P26旁欄思考題旁欄思考題u2.對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接

19、對(duì)蛋白質(zhì)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)？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)？u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：白質(zhì)改造，主要原因如下：u（1任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造任何一種天然蛋白質(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)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。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成可以遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過(guò)的蛋白質(zhì)分子還是無(wú)法遺傳的。功，被改造過(guò)的蛋

20、白質(zhì)分子還是無(wú)法遺傳的。u（2對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。作，難度要小得多。大俠 “后基因組時(shí)代將是“蛋白質(zhì)組學(xué)時(shí)代”，即從對(duì)基因信息的研究轉(zhuǎn)向?qū)Φ鞍踪|(zhì)信息的研究，包括研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能與應(yīng)用及蛋白質(zhì)相互關(guān)系和作用。 蛋白質(zhì)工程就是在對(duì)蛋白質(zhì)的化學(xué)、晶體學(xué)、動(dòng)力學(xué)等結(jié)構(gòu)與功能認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)蛋白質(zhì)人工改造與合成，最終獲得商業(yè)化的產(chǎn)品。大俠蛋白質(zhì)工程的主要步驟通常包括蛋白質(zhì)工程的主要步驟通常包括u（1從生物體中分離純化目的蛋白；從生物體中分離純化目的蛋白；u（2測(cè)定其氨基酸序列；測(cè)定其氨基酸序列；u（3借助核磁共振和借助核磁

21、共振和X射線晶體衍射等手段，盡可射線晶體衍射等手段，盡可能地了解蛋白質(zhì)的二維重組和三維晶體結(jié)構(gòu)能地了解蛋白質(zhì)的二維重組和三維晶體結(jié)構(gòu);u（4設(shè)計(jì)各種處理?xiàng)l件，了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，設(shè)計(jì)各種處理?xiàng)l件，了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，包括折疊與去折疊等對(duì)其活性與功能的影響；包括折疊與去折疊等對(duì)其活性與功能的影響；u（5設(shè)計(jì)編碼該蛋白的基因改造方案，如點(diǎn)突變；設(shè)計(jì)編碼該蛋白的基因改造方案，如點(diǎn)突變；u（6分別、純化新蛋白，功能檢測(cè)后投入實(shí)際使用。分別、純化新蛋白，功能檢測(cè)后投入實(shí)際使用。大俠（一蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)與改造（一蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)與改造 蛋白質(zhì)工程首先是以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)工程首先是以蛋白質(zhì)的結(jié)

22、構(gòu)為基礎(chǔ)，通過(guò)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和溶液構(gòu)象的通過(guò)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和溶液構(gòu)象的研究，積累了成千上萬(wàn)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)研究，積累了成千上萬(wàn)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)資料，并編制成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，得以從構(gòu)的數(shù)據(jù)資料，并編制成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，得以從中找出蛋白質(zhì)分子間的進(jìn)化關(guān)系、一級(jí)結(jié)構(gòu)和高中找出蛋白質(zhì)分子間的進(jìn)化關(guān)系、一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系方面的規(guī)律。級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系方面的規(guī)律。大俠（一蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)與改造（一蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)與改造 蛋白質(zhì)工程首先是以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)工程首先是以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過(guò)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和溶液

23、構(gòu)象的通過(guò)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和溶液構(gòu)象的研究，積累了成千上萬(wàn)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)研究，積累了成千上萬(wàn)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)資料，并編制成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，得以從構(gòu)的數(shù)據(jù)資料，并編制成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，得以從中找出蛋白質(zhì)分子間的進(jìn)化關(guān)系、一級(jí)結(jié)構(gòu)和高中找出蛋白質(zhì)分子間的進(jìn)化關(guān)系、一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系方面的規(guī)律。級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系方面的規(guī)律。大俠 蛋白質(zhì)作為生物大分子是生物化學(xué)和分子生物學(xué)的蛋白質(zhì)作為生物大分子是生物化學(xué)和分子生物學(xué)的研究重點(diǎn)，大量蛋白質(zhì)被分離純化，測(cè)定了它們的結(jié)構(gòu)、研究重點(diǎn)，大量蛋白質(zhì)被分離純化，測(cè)定了它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物學(xué)作用。分子

24、生物學(xué)有關(guān)基因組的研究，也性質(zhì)和生物學(xué)作用。分子生物學(xué)有關(guān)基因組的研究，也可以用以推測(cè)出一些未知蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。采用定可以用以推測(cè)出一些未知蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。采用定位誘變的方法，可以對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行核苷酸密位誘變的方法，可以對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行核苷酸密碼子的插入、刪除、置換和改組，其結(jié)果為分子改造提碼子的插入、刪除、置換和改組，其結(jié)果為分子改造提供新的設(shè)計(jì)方案?，F(xiàn)有的蛋白質(zhì)是生物長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果，供新的設(shè)計(jì)方案。現(xiàn)有的蛋白質(zhì)是生物長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果，蛋白質(zhì)工程則是對(duì)生物進(jìn)化的模擬，按照蛋白質(zhì)形成的蛋白質(zhì)工程則是對(duì)生物進(jìn)化的模擬，按照蛋白質(zhì)形成的規(guī)律，改造蛋白質(zhì)或構(gòu)建新的蛋白質(zhì)。規(guī)律，改

25、造蛋白質(zhì)或構(gòu)建新的蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)的改造通常需要先經(jīng)周密的分子設(shè)計(jì)，然后依蛋白質(zhì)的改造通常需要先經(jīng)周密的分子設(shè)計(jì)，然后依賴基因工程獲得突變型蛋白質(zhì)，以檢驗(yàn)其是否達(dá)到了預(yù)賴基因工程獲得突變型蛋白質(zhì)，以檢驗(yàn)其是否達(dá)到了預(yù)期的效果。如果改造的結(jié)果不理想，還需要從新設(shè)計(jì)再期的效果。如果改造的結(jié)果不理想，還需要從新設(shè)計(jì)再進(jìn)行改造，往往經(jīng)歷多次實(shí)踐摸索才能達(dá)到改進(jìn)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，往往經(jīng)歷多次實(shí)踐摸索才能達(dá)到改進(jìn)蛋白質(zhì)性能的預(yù)定目標(biāo)。性能的預(yù)定目標(biāo)。大俠（二蛋白質(zhì)改造工程舉例（二蛋白質(zhì)改造工程舉例1水蛭素改造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

26、種變異體，由它有多種變異體，由65或或66個(gè)氨基酸殘基組成。水個(gè)氨基酸殘基組成。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(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基為提高水蛭素活性，在綜合各變異體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出改造水蛭素主要變異體礎(chǔ)上提出改造水蛭素主要變異體HV2的設(shè)計(jì)方案，的設(shè)計(jì)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(nèi)第使其與分子內(nèi)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(lái)幫助水蛭素鍵來(lái)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(yàn)活性

27、提高血效率，試管試驗(yàn)活性提高4倍，在動(dòng)物模型上檢倍，在動(dòng)物模型上檢驗(yàn)抗血栓形成的效果，提高驗(yàn)抗血栓形成的效果，提高20倍。倍。大俠2生長(zhǎng)激素改造生長(zhǎng)激素改造生長(zhǎng)激素通過(guò)對(duì)它特異受體的作用促進(jìn)細(xì)胞和機(jī)體的生生長(zhǎng)激素通過(guò)對(duì)它特異受體的作用促進(jìn)細(xì)胞和機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育，然而它不僅可以結(jié)合生長(zhǎng)激素受體，還可以結(jié)合長(zhǎng)發(fā)育，然而它不僅可以結(jié)合生長(zhǎng)激素受體，還可以結(jié)合許多種不同類型細(xì)胞的催乳激素受體，引發(fā)其他生理過(guò)程。許多種不同類型細(xì)胞的催乳激素受體，引發(fā)其他生理過(guò)程。在治療過(guò)程中為減少副作用，需使人的重組生長(zhǎng)激素只與在治療過(guò)程中為減少副作用，需使人的重組生長(zhǎng)激素只與生長(zhǎng)激素受體結(jié)合，盡可能減少與其他激素受體的

28、結(jié)合。生長(zhǎng)激素受體結(jié)合，盡可能減少與其他激素受體的結(jié)合。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，二者受體結(jié)合區(qū)有一部分重疊，但并不完全經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，二者受體結(jié)合區(qū)有一部分重疊，但并不完全相同，有可能通過(guò)改造加以區(qū)別。由于人的生長(zhǎng)激素和催相同，有可能通過(guò)改造加以區(qū)別。由于人的生長(zhǎng)激素和催乳激素受體結(jié)合需要鋅離子參與作用，而它與生長(zhǎng)激素受乳激素受體結(jié)合需要鋅離子參與作用，而它與生長(zhǎng)激素受體結(jié)合則無(wú)需鋅離子參與，于是考慮取代充當(dāng)鋅離子配基體結(jié)合則無(wú)需鋅離子參與，于是考慮取代充當(dāng)鋅離子配基的氨基酸側(cè)鏈，如第的氨基酸側(cè)鏈，如第18和第和第21位位His組氨酸和第組氨酸和第17位位Glu谷氨酸）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)先設(shè)想一致，但要開(kāi)發(fā)作谷氨酸）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)先設(shè)想一致，但要開(kāi)發(fā)作為臨床用藥還有大量的工作要做。為臨床用藥還有大量的工作要做。大俠3胰島素改造胰島素改造天然胰島素制劑在儲(chǔ)存中易形成二聚體和六聚天然胰島素制劑在儲(chǔ)存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進(jìn)入血液，從而延緩體，延緩胰島素從注射部位進(jìn)入血液，從而延緩了其降血糖作