蛋白质工程的崛起课件

1、 一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由 满足人类满足人类 生产和生生产和生 活的需要活的需要 例例1： 改造改造 干扰素（半胱氨酸）干扰素（半胱氨酸） 体外很难保存体外很难保存 干扰素（丝氨酸）干扰素（丝氨酸） 体外可以保存半年体外可以保存半年 玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低 天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶 （352352位的苏氨酸）位的苏氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶 （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 （异亮氨酸）（异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）（异亮氨酸） 玉米中赖氨酸含量可提高数

2、倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍 改造改造 改造改造 例例2： 二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理 天然蛋白质合成的过程天然蛋白质合成的过程遵循中心法则遵循中心法则 逆转录逆转录 转录转录 DNADNARNARNA 翻译翻译 蛋白质蛋白质 复制复制复制复制 肽链肽链 盘曲盘曲 折叠折叠 具有空间结具有空间结 构的蛋白质构的蛋白质 表达生物特有表达生物特有 的功能或性状的功能或性状 蛋白质工程基本途径蛋白质工程基本途径: 预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列找到相对应的脱氧核苷酸

3、序列（基因）（基因） 蛋白质蛋白质 三维结构三维结构 氨基酸序氨基酸序 列多肽链列多肽链 基因基因 DNADNA 预期预期 功能功能 DNADNA合成合成 分子分子 设计设计 mRNA 生物生物 功能功能 转录转录翻译翻译折叠折叠 1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？ 请把相应的碱基序列写出来。请把相应的碱基序列写出来。 讨论：讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的一段氨基酸序列是： -丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸赖氨酸-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 赖氨

4、酸：赖氨酸：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 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 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.确定目的基因的碱基序列后

5、，怎样才能合确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合 成或改造目的基因（成或改造目的基因（DNADNA）？）？ 确定目的基因的碱基序列后，就可以确定目的基因的碱基序列后，就可以 根据人类的需要改造它，通过人工合成的根据人类的需要改造它，通过人工合成的 方法或可以通过基因的定点诱变技术来改方法或可以通过基因的定点诱变技术来改 变后从基因文库中获取。变后从基因文库中获取。 成功实例一：胰岛素改造成功实例一：胰岛素改造 天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚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

6、增加了抗原性，这是胰岛素了其降血糖作用，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。岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。 三、蛋白质工程的进展和前景三、蛋白质工程的进展和前景 成功实例二：水蛭素改造成功实例二：水蛭素改造 水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，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，由它有多种变异体，由65或或66个氨基酸残基组成。水个氨基酸残基组成。

7、水 蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。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础上提出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案，的设计方案， 将将47位的位的Asn（天冬酰胺）变成（天冬酰胺）变成Lys（赖氨酸），（赖氨酸）， 使其与分子内第使其与分子内第4或第或第5位位Thr（苏氨酸）间形成氢（苏氨酸）间形成氢 键来帮助水蛭素键来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高凝端肽段的正确取向，从而提高凝 血效率，试管试验活性提高血效率，试管试验活性提高4倍，在动物模型上检倍，