《蛋白质工程绪论》ppt课件

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1、第一章蛋白质工程绪论一、pro工程的概念二、pro工程的程序三、pro工程研究内容四、pro工程的产生与发展一、pro工程的概念1、pro工程的诞生1983年，美国生物学家Ulmer博士在《Science》上发表了以“ProteinEngineering”为题的专论，首次明确提出pro工程的概念，标志着pro工程的诞生。2、pro工程的概念蛋白质工程是以蛋白质的结构与功能为基础，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程是指通过生物技术手段对蛋白质的分子结构或者对编码蛋白质的基因进行改造，以便获的更适

2、合人类需要的蛋白质产品的技术。蛋白质工程是指通过蛋白质化学、蛋白质晶体学和动力学的研究，获取有关蛋白质物理和化学等各方面的信息，在此基础上利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列进行有目的的改造并分离、纯化蛋白质，从而获取自然界没有的、具有优良性质或适用于工业生产条件的全新蛋白质的过程。被称为“第二代基因工程”Pro工程诞生的基础1）新的克隆技术，特别是完整的cDNA克隆技术；2）快速测定DNA序列测定；3）从DNA序列推算pro顺序的较好的计算机程序；4）pro顺序数据库的建立，使一级结构相似的蛋白能被很快地鉴定出来，并由此研究其功能上的相似性；5）对原核生物和真核生物基因表达调控的进一

3、步深入了解；6）用基因体外诱变的化学、酶学和合成技术的进展；7）X光晶体学的进展，包括较好的长浸提策略，同步辐射的应用，电子区域检测器的出现，以及计算机辅助的数据分析；8）用计算机图像系统为工具直接观察晶体数据；9）核磁共振技术的改进，使溶液中原子分布能得到直接检测。二、pro工程的程序筛选纯化需要改造的目的蛋白，研究其特性常数等；制备结晶，并通过aa测序、X射线晶体衍射分析、核磁共振分析等研究，获得pro结构与功能相关的数据；结合生物信息学的方法对pro的改造进行分析由aa序列及其化学结构预测pro的空间结构，确定pro结构与功能的关系，进而从中找出可以修饰的位点和可能的途径；根据aa序

4、列设计核酸引物或探针，并从cDNA文库或基因文库中获取编码该蛋白的基因序列；在基因改造方案设计的基础上，对编码蛋白的基因序列进行改造，并在不同的表达系统中表达；分离纯化表达产物，并对表达产物的结构和功能进行检测等。三、pro工程的研究内容1、pro的结构和功能2、pro的结构、功能设计和预测3、pro的结构修饰1、pro的结构和功能每一种pro有自己独特的aa顺序，pro功能部位的几个aa残基决定着pro的功能，这几个负责功能的aa残基必须处于一个及其精密的空间状态下才能发挥功能。这就是说，只要能维持pro结构域的必需aa及空间构象不变，其功能域的生物学活性就会保持不变。所以只要改变构成遗

5、传密码的一个或两个碱基就能通过改变aa达到改造pro的目的。pro分子设计按照被改造部位的多寡分为三种类型：2、pro的结构、功能设计和预测“大改”，即在了解pro结构和功能的基础上，从pro一级结构出发，设计自然界不存在的全新pro。“小改”：对已知结构的pro进行几个残基的替换来改善pro的结构和功能；“中改”：对天然pro分子进行大规模地肽链或结构域替换以及对不同pro的结构域进行拼接组装；通过物理、化学法修饰pro侧链基团、水解肽链等；生物化学法利用蛋白酶选择性分割pro，采用基因重组技术或人工合成DNA，改造蛋白，甚至合成新的pro。3、pro的结构修饰四、pro工程的产生与发展

6、1、pro工程与其他技术相互渗透（1）pro工程与发酵工程发酵工程可以利用基因技术和细胞杂交技术选育出一大批生长速度快、代谢能力强、易于大量表达外源产物的新菌种，可为pro工程提供优良稳定的工程菌株，并可为pro工程中前期材料的制备等奠定重要基础。（2）pro工程与基因工程pro工程是从DNA水平改变基因入手，通过体外重组技术改造pro或设计合成具有特定功能新pro的新兴研究领域，也就是说pro的改造通常需要经过周密的分子设计，进而依赖基因工程获得突变型pro。目前，基因工程已为实现pro工程提供了基因克隆、表达、突变及活性检测等关键技术。（3）pro工程与细胞工程细胞工程是指以细胞为单位

7、，在细胞和亚细胞水平上有目的地进行遗传操作，通过细胞融合、核移植等方法，培养出人们需要的新物种，克服了源远杂交的局限性。目前，细胞工程技术已为pro工程提供了改良性状的微生物细胞以及稳定的动植物细胞系，以便更好的生产pro；另外，细胞工程可通过细胞融合、转基因技术改变生物的遗传性状或实现新型生物的构建，进而为pro的生产提供更多良好的载体。（4）pro工程与酶工程由于大部分酶的化学本质是pro，因此酶工程与pro工程的发