《蛋白质复性》PPT课件

《《蛋白质复性》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十章蛋白质复性refolding提纲变性与复性包涵体的形成和性质包涵体的纯化和溶解蛋白质的复性蛋白质体外复性的常用方法1.变性unfolding与复性refolding变性过程总伴随着蛋白质的物理、化学、生物学性质的变化，如溶解度改变、体积变大、黏度增加、扩散系数降低、生物活性降低或消失等。蛋白质变性时肽链伸展而失去特定的空间结构，这一过程称为肽链的伸展或去折叠。随着这一过程的进行，整个分子也由天然蛋白质紧密的、球状或近球状结构伸展为松散的无一定空间结构的链状分子。许多变性蛋白质在去除变性因素后，可自发地恢复它原来的空间结构

2、和生物活性，这称为变性蛋白质的再折叠或复性。（p384）复性有关理论蛋白质从去折叠状态向折叠状态即天然状态转变的过程中，必须经历一个高自由能的过渡态。蛋白质复性过程中能量变化示意图复性有关理论在这个过渡态中蛋白质可有多种构象形式，而天然状态蛋白质可能有一种或有限的几种构象状态存在。蛋白质的再折叠是依据最小能量原则进行的，假设蛋白质的天然构象是能量最小的构象，变性态蛋白质分子会自发的向这个最小能量状态转变。这就是“热力学假说”。该理论认为：蛋白质天然构象形成具有协同性，其能量差别足以区别天然构象和其它构象。大部分蛋白质的天然构象应

3、是能量最小构象。复性有关理论大量研究还发现，许多蛋白质在体外的变性复性过程并非完全可逆，且体外复性速度远比体内低，多肽链折叠过程中受到许多因素的限制，如S-S键重排和脯氨酰顺反异构等都是折叠反应的限速步骤，实际多肽链在折叠过程受到动力学控制。蛋白质在折叠过程中会有两种途径相互竞争，一种是正确折叠形成天然构象的途径，另一种是错误折叠成稳定的非天然构象的途径。蛋白质多肽链的正确折叠是一些因素在折叠动力学过程中起到控制作用。复性有关理论“动力学假说”与“热力学假说”并不互相否定，而是互相补充与修正，对不同蛋白质而言，二者在蛋白质多肽链

4、折叠过程中所起的作用大小不同，各有特点。总体上，蛋白质的折叠遵循“热力学假说”，从高能态向低能态转变的过程又受动力学控制。一些小分子单结构域蛋白质的折叠过程相对简单些；热力学控制下能容易地进行可逆的变性、复性；结构比较复杂的蛋白质，特别是涉及S-S键重排，脯氨酰顺反异构限速步骤的折叠反应，总体上受热力学控制，但折叠途径即动力学控制比较重要。复性有关理论两个理论都认同：蛋白质的折叠是蛋白质自身分子内作用的结果，是由于暴露在溶液中的疏水侧链的疏水作用而互相靠近，形成了具有特定三维空间结构的蛋白质分子。按拓扑学观点认为：虽然蛋白质内部

5、基团相互作用复杂，使得不同蛋白质的折叠复性过程不相同，但不同蛋白质多肽链穿越空间的形式可能会是相同或类似。实验中也发现，蛋白质拓扑结构的氨基酸序列不改变对蛋白质的折叠速度等参数影响很很少。因此，该理论认为，蛋白质的折叠过程的许多参数及其折叠机理可能与蛋白质的拓扑结构有密切关系。2.包含体的形成和性质在大肠杆菌中表达的基因工程蛋白常常以包涵体的形式沉积于细胞内，表现为无活性的不溶性聚集物包涵体：外源目的基因在宿主系统中高水平表达时，因各种原因导致基因表达产物的一级结构（即氨基酸序列）虽然正确，而其高级结构是错误的，即：没有生物活性

6、的包涵体。包涵体直径约0.5-1μm，具有很高的密度（约1.3mg/ml），相差显微镜下有折光性，呈非水溶性，只溶于高浓度变性剂如尿素、盐酸胍等。包涵体形成的几种可能性研究发现：低表达时很少形成包涵体，表达量越高越易形成包涵体。1）少量蛋白产生时是可溶的，表达量过高，积聚量超过其在细胞内溶解度时沉淀；2）合成速度太快，以至于没有足够的时间进行折叠，二硫键不能正确配对；3）蛋白产生量过多，所需其他成分(如折叠酶和一系列翻译后修饰酶及分子伴侣等)不足；4）重组蛋白的氨基酸组成，一般说来含硫氨基酸越多、Pro含量越高越容易形成包涵体。

7、5）重组蛋白所处的环境：发酵温度高时容易形成包涵体。6）丰富的培养基有利于活性蛋白质的表达，当培养条件不佳时，容易形成包涵体。减少包涵体形成的策略1）降低重组菌的生长温度：较低的生长温度降低了无活性聚集体形成的速率和疏水相互作用，从而可减少包涵体的形成。2）添加可促进重组蛋白质可溶性表达的添加剂，如：培养E.coli时添加乙醇（诱导热休克蛋白的表达）、低分子量的巯基或二硫化合物（影响细胞周质的还原态，从而影响二硫键的形成）等。3）供给丰富的培养基，创造最佳培养条件，如供氧、pH等。4）将目标蛋白与亲水蛋白、分子伴侣、折叠酶等共表

8、达；包涵体形成：Advantages1、细菌的生长快速利于大规模生产。包涵体形式表达的蛋白质浓度比较高，有时甚至可以达到细胞总蛋白含量的40%2、重组蛋白质以包涵体形式存在→包埋了酶攻击的位点，可以最大限度地抵抗蛋白质酶的攻击3、分离比可溶蛋白质的分离方法简便，