蛋白质工程的崛起整合PPT课件

。1.蛋白质工程的兴起。2.胰岛素修饰。天然胰岛素制剂在储存过程中容易形成二聚体和六聚体，延迟胰岛素从注射部位进入血液，从而延迟其降血糖作用。这是由于胰岛素B23-B28的氨基酸残基结构。使用蛋白质工程技术来改变这些残基可以减少它们的聚合作用，并使胰岛素快速发挥作用。速效胰岛素已经通过临床实验。这种制剂的形成正是利用蛋白质工程技术。基因工程的本质是什么？2.基因工程的缺点是什么？3.天然蛋白质的缺乏是什么？4.蛋白质工程的目的是什么？任务：阅读课本第26页的第二段：3分钟问题：1。蛋白质工程兴起的原因1。基因工程的应用。基因工程精华1。将基因从一个有机体转移到另一个有机体，导致后者产生不能产生的蛋白质，从而显示新的特征。原则上，只有自然界中已经存在的蛋白质才能产生。(2)基因工程的缺陷：天然蛋白质是在生物体的长期进化过程中形成的。它们的结构和功能满足特定物种的生存需要，但不一定完全满足人类生产和生活的需要。2.天然蛋白质的短缺。蛋白质工程的目的是生产满足人类生产和生活需要的蛋白质。6、满足人类生产和生活的需要，例如，转化，玉米中赖氨酸含量相对较低，天冬氨酸激酶(苏氨酸在352位)，二氢吡啶二羧酸合成酶(天冬酰胺在104位)，天冬氨酸激酶(异亮氨酸)，二氢吡啶二羧酸合成酶(异亮氨酸)，玉米中赖氨酸含量可增加数倍，转化，转化，7，1。蛋白质工程的目标是什么？2.蛋白质工程原理？蛋白质工程的基本方法是什么？4.总结什么是蛋白质工程？任务：阅读教材第26页第3段：3分钟问题：蛋白质工程的基本原理，根据人们对蛋白质功能的具体需求进行蛋白质结构的分子设计。为了提高天然蛋白质的质量，你认为有必要直接操纵蛋白质分子或基因吗？主要原因如下：(1)任何天然蛋白质都是由基因编码的。修饰基因意味着蛋白质被修饰，修饰的蛋白质可以遗传。如果蛋白质被直接修饰，即使修饰成功，修饰的蛋白质分子也不能遗传。(2)基因的修饰比蛋白质的直接修饰更容易，也更容易。蛋白质工程的基本原理是根据人们对蛋白质功能的特定需求来设计蛋白质分子的结构。，1，目标：2，原理：修饰基因(基因修饰或基因合成)。11，逆转录，转录，脱氧核糖核酸，翻译，蛋白质，复制，复制，天然蛋白质的合成遵循中心法则，转录，脱氧核糖核酸，复制，转录，脱氧核糖核酸，复制，12，转录，脱氧核糖核酸，翻译，肽链，折叠，等等。具有空间结构的蛋白质，表达特定的生物功能或性状，天然蛋白质的合成过程，遵循中心原则，并需要经过高级空间结构的转化，13，3。途径：预期蛋白质功能，设计预期蛋白质结构，推断预期氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列(基因)。14，蛋白质三维结构，氨基酸序列多肽链，基因DNA，预期功能，分子设计，mRNA，生物功能，转录，翻译，折叠，图1-29蛋白质工程流程图，15，蛋白质工程的主要步骤一般包括：(1)从生物体中分离和纯化感兴趣的蛋白质；(2)确定其氨基酸序列；(3)通过核磁共振和X射线晶体衍射，可以尽可能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构。(4)设计各种处理条件以理解蛋白质的结构变化，包括折叠和展开对其活性和功能的影响；(5)设计编码蛋白质的基因修饰方案，例如定点突变；(6)分离纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。蛋白质工程的概念是指根据蛋白质分子的结构规律及其生物学功能之间的关系，通过基因修饰或基因合成来修饰现有蛋白质或制造新蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。17，讨论：多肽链的氨基酸序列片段是：-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-丙氨酸：GCU，GCC，GCA，GCG色氨酸：UGG赖氨酸：AAA，AAG甲硫氨酸：AUG苯丙氨酸：UU，UUC，讨论：1，如何获得决定肽链该片段的脱氧核苷酸序列？请写下相应的碱基序列。基因定点突变的常用方法是聚合酶链反应。突变点：在人工合成的引物上，意思是：聚合酶链反应技术(定点突变试剂盒)，目的：获得定点突变基因；2.在确定目标基因的碱基序列后，如何合成或修饰目标基因？可以通过人工合成法或基因定点诱变技术来改变获得。蛋白质工程的进展与展望1。进展，生长激素修饰，水蛭素修饰，胰岛素修饰，癌症治疗酶修饰，22。(2)蛋白质修饰的例子1。水蛭素修饰的水蛭素是由水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异性抑制剂。它有许多变体，由65或66个氨基酸残基组成。水蛭素可在临床上用作抗血栓药物来治疗血栓性疾病。为了提高水蛭素活性，在综合各变体结构特征的基础上，提出了水蛭素主变体HV2的修饰设计方案。47位的天冬酰胺变成赖氨酸，分子中47位的天冬酰胺和4或5位的苏氨酸之间形成氢键，有助于水蛭素N末端肽段的正确定位，从而提高抗凝效率。体外试验活性提高了4倍，在动物模型上试验了抗血栓作用，提高了20倍。生长激素重塑生长激素，通过其特定受体的作用促进细胞和生物体的生长和发育。然而，它不仅能结合生长激素受体，还能结合许多不同类型细胞的催乳素受体，引发其他生理过程。为了减少治疗过程中的副作用，人类重组生长激素应该只与生长激素受体结合，尽可能减少与其他激素受体的结合。研究发现两者的受体结合区部分重叠，但不完全相同，可以通过修饰来区分。由于锌离子需要参与人生长激素和催乳素受体的结合，而锌离子不需要参与人生长激素和催乳素受体的结合，因此认为锌离子可以取代作为锌离子配体的氨基酸侧链实验结果与之前的假设一致，但要将其开发为临床药物仍有大量工作要做。经胰岛素修饰的天然胰岛素制剂在储存过程中容易形成二聚体和六聚体，从而延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓其降血糖作用并增加抗原性，这是由胰岛素B23-B28的氨基酸残基结构引起的。使用蛋白质工程技术来改变这些残基可以减少它们的聚合作用，并使胰岛素快速发挥作用。速效胰岛素已经通过临床实验。抗癌酶转化癌症的基因治疗可分为两个方面：药物作用于癌细胞，特异性抑制或杀死癌细胞；药物保护正常细胞免受化学药物的侵害，并能增加化疗的剂量。疱疹病毒胸苷激酶(TK)能够催化胸腺嘧啶和其他结构类似物的磷酸化，使这些碱基3-羟基缺失，从而阻断DNA合成并杀死癌细胞。基因突变可以提高单纯疱疹病毒tk的催化能力。从大量随机突变中筛选出一种酶。六个氨基酸在酶的活性位点附近被替换，催化能力超过20倍。制造电子元件的前景目前，由于对蛋白质的高级结构了解不足，蛋白质工程的成功例子并不多。设计更符合人类需求的蛋白质仍然需要艰苦的探索。应用于微电子学，具有体积小、功耗低、效率高的特点，27，1，蛋白质工程兴起的原因，2，蛋白质工程原理，2，中心原理的倒置，预期蛋白质功能，预期氨基酸序列的预测，预期蛋白质结构的设计，相应脱氧核苷酸序列的发现，3，蛋白质工程的进展与展望，28，1。关于生物体中存在的天然蛋白质，以下说法是不正确的：(1)它是生物体在长期进化过程中形成的；(b)它们的结构和功能满足特定物种生存的需要；(c)目前有20种d .氨基酸构成了必须完全满足人类生产和生活需要的天然蛋白质；(d)、(2)蛋白质工程中需要直接操作的对象是a .氨基酸结构；(b)蛋白质空间结构；(c)肽链结构；(d)基因结构；和(d)、(29)、3。下面关于蛋白质工程的陈述是错误的(一)。蛋白质工程可以定向地改变蛋白质分子的结构以满足人类的需要。蛋白质工程是在分子水平上直接操作蛋白质分子，定向地改变分子的结构。蛋白质工程可以产生自然界中从未存在过的新的蛋白质分子。以下关于蛋白质工程的陈述是正确的()a，蛋白质工程是以基因工程b为基础的，蛋白质工程是酶工程c的延伸，蛋白质