第十二讲蛋白质分子设计ppt课件.ppt

《第十二讲蛋白质分子设计ppt课件.ppt》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、第十二讲蛋白质分子设计（一）一、概述二、部分氨基酸突变三、天然蛋白质剪裁四、蛋白质分子全新设计蛋白质分子设计的概念和意义蛋白质设计的分类蛋白质设计的基础蛋白质分子设计的流程蛋白质分子设计思路本节小结第一节概述一、蛋白质分子设计的概念和意义1、概念实现蛋白质分子改造目标的一整套方法、计划、措施和指导方针。以蛋白质结构和功能的关系为基础，通过蛋白质模型和结构预测等方法，构建具有新功能的蛋白质模型的技术。如何理解？分子设计包括：目标、思想、程序、方法、措施、验证和分析一系列过程。是蓝图—如：建筑工程的设计蓝图—宏伟构思和诱人的前景是

2、理论—理论上的设计——指导实践过程是实践—实践上的验证——提出问题与建筑工程的蓝图不同——实施验收(也有豆腐渣工程——不是设计的问题)是设计—实践—验证—再设计—再实践—再验证的过程是一个设计—验证反复进行的过程。获得新功能蛋白质分子及其分子模型2、意义：（通过分子设计、人工改造蛋白）理论上：解析蛋白质结构和功能关系实践上：满足生产实践的需求蛋白质分子设计是蛋白质工程领域的核心问题与前沿领域是一门新兴的研究领域，是众多学科的交叉结构生物学、信息生物学、分子生物学、蛋白质化学、细胞生物学、免疫学等随其他学科的发展而不断地发展，其内

3、容也在不断地更新。设计和实践成功的实例：DNA结合蛋白、血红素结合蛋白、氧化还原活性蛋白理论上：解析蛋白质结构和功能关系？为什么组成天然蛋白质只20种氨基酸，却具有高度多样性，功能如此广泛又各不相同？？蛋白质一级结构与高级结构的关系？？蛋白质高级结构与功能的关系？？蛋白质一级结构与功能的关系？2、意义——理论上：天然蛋白的缺陷生物进化过程中，自然选择了数量众多、种类各异的天然蛋白质。天然蛋白质在特定的条件下应用，(适合于生物环境)改造蛋白的优势工业生产—高温高压条件，其结构和功能改变，达不到理想的效果。为了更好地发挥蛋白质的作用

4、，需要对蛋白质进行人为改造。如：药物、食品工业和污水处理中的酶、疫苗、生物传感器等进行蛋白分子设计改造，发挥良好的作用。如：经改造稳定性好的酶，可从价格便宜的棕榈油中生产出价格昂贵的可可脂，创造很高的经济效益。2、意义——实践上：如：荷兰一家公司设计了一种与漂白剂一同起作用的去污酶（对酶上两个氨基酸修改，使这种酶具有较高抵抗力），在洗涤过程中不受破坏。如：医学上，蛋白质工程也具有广泛的应用前景。比如，用人工手段去改造蛋白质，开辟了诊断和治疗癌症的新途径。单链抗体—核素——免疫影像？单链抗体—毒素——免疫治疗？我国的蛋白质工程达到

5、国际先进水平，如：重组人胰岛素和溶血栓药物、重组人尿激酶等。对这些蛋白质改造离不开蛋白质分子设计。因此，蛋白质分子设计在生产实践中具有重要意义二、蛋白质设计的分类包括两种分类方式1、根据对蛋白质改造的程度分为三类第一类为“小改”，即通过定位突变或化学修饰来实现；第二类为“中改”，即不同蛋白质的结构域进行拼接组装，改变蛋白质的功能特性的方法；——如：蛋白质融合技术实现第三类为“大改”，即全新设计具有特定功能的蛋白质——仿生2、根据改造对象分为两类基于天然蛋白质结构的分子设计全新蛋白质的分子设计3、两种分类方法是统一的三、蛋白质设计

6、的基础理解（一级结构—高级结构—功能的关系）——蛋白质分子设计的基础理解结构是功能的基础——蛋白质独特的性质和功能是其特定结构的反映。1、蛋白质一级结构是空间结构的基础（理解2点）每一种天然蛋白质生物学活性，决定于蛋白质的结构特点20种aa各具特殊的侧链，侧链基团的理化性质和空间排布各不相同，可形成多种多样的空间结构，具有不同生物学活性。一级结构不同，蛋白质功能和活性存在差异，甚至完全不同。每种蛋白质具有特定的结构，执行其特定的功能甚至一级结构上个别aa变化→特定功能的丧失或改变。最经典的例子：镰刀型红细胞贫血病，即患者Hb2条

7、β链第6位Glu→Val蛋白酶：个别aa突变（关键aa），酶活性丧失*要求：查找一级结构中个别氨基酸突变蛋白，功能改变的实例2、蛋白质空间结构直接决定蛋白质的功能一级结构不能完全了解蛋白质分子的生物学活性和理化性质多肽链并非呈线形伸展，而是折叠和盘曲构成特有的稳定的空间结构蛋白质的生物学活性和理化性质主要决定于空间结构的完整性？去折叠——变性，一级结构未发生改变—功能完全丧失—空间结构的作用？蛋白质去折叠的方法——物理、化学因子蛋白的性质和功能，很难仅用蛋白质的一级结构的排列顺序来解释理解蛋白空间结构和功能关系对蛋白质分子设计才

8、是最重要的蛋白质一级结构——高级结构——功能关系，是蛋白质分子设计的基础蛋白质分子设计面临的挑战虽然解析蛋白质的结构逐年增加，但依然无法满足蛋白质分子设计的需要？现有蛋白质的分子设计大多数主要依据一级结构。——一次性成功的把握很小？四、蛋白质分子设计的流程蛋白质