蛋白质关键工程作业答案

第三章蛋白质工程习题

1、名词解释：蛋白质工程：是基于对蛋白质构造和功能关系的结识，进行分子设计，通过

基因工程途径定向地改造蛋白质或发明合乎人类需要日勺新的突变蛋白质的理论及实践，是基

因工程基本上的延伸，是第二代基因工程。

蛋白质分子设计：是为有目的的蛋白质工程改造提供设计方案，即在懂得了需要改造的蛋白

质的性能及其相应的构造基本之后，通过理论的措施，提出蛋白质改造的设计方案。

嵌合抗体：用DNA重组技术将鼠源单抗的可变区（V区）基因与人免疫球蛋口（Ig）的恒定区（C

区）基因相连接，构建成嵌合基因，导入宿主细胞进行体现，制成嵌合抗体。目前国内外已制

备了数十种嵌合抗体。

PDB:蛋白质构造数据库。

2、请列表总结基因工程和蛋白质工程日勺相似点、不同之处（从成果、实质、流程等方面）

及其联系。

基因工程蛋白质工程

相似点操作环境一生物体外；操作对象一基因；操作水平一分子

成果天然存在的蛋白自然不存在的蛋白

实质基因重组基因修饰或基因合成

流程中心法则中心法则逆推

联系蛋白质工程是在基因工程基本上的延伸，是第二代基因工程

3、蛋白质工程的基本目的、基本途径是什么？

答：基本目的：对既有蛋白质进行改造,或制造•种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的

需要。

基本途径：基因修饰或基因合成：借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术

4、目前有哪些蛋白质工程分子改造H勺常用措施？

答:1.基因定点突变技术（小改）：即通过在DNA水平上进行碱基H勺取代、插入或缺失，达

到变化基因，从而变化编码的蛋白质的构造的技术，涉及核昔竣引物诱变，盒式诱变，PCR

诱变，随机诱变。2.基因剪切和融合（中改）：原理：将编码某蛋白的部分基因移植到另种

蛋白基因上，经克隆、体现，产生新的融合蛋白。可达到使蛋白易于体现、纯化、细胞定位

等.或使蛋白性顺变化.3.基因全合成（大改）：合成DNA.然后体现出相应蛋白。可以所

有由人工控制，便于设计和改造，还合用于同步实现多处突变.

5、蛋白质工程中增长蛋白质稳定性的基本途径有哪些？

答：蛋白质构造与功能研究表白，上述稳定蛋白质空间构象的因素是由蛋白质一级构造中某

一种或某一段氨基酸序列决定的，人工变化或修饰这些氨基酸残基，有也许增长蛋白质的稳

定性，又不影响其生物学活性。

设计目的解决措施

热稳定性引入二疏桥

增长内氢键数目

改善内疏水堆积

增长表面盐桥

对氧化的稳定性把Cys转换为Ala或Ser

把Mel转换为Gin、Vai、lie或Leu

把Trp转换为Phe或Tyr

对重金属的稳定性把Cys转换为Ala或Ser

把Met转换为Gin.Vai.lie或Leu

替代表面粉基

pH稳定性替代表面荷电基团

His、Cys以及Tyr的置换

内离子对的置换

提高酶学性质专一性的变化

增长逆转数（turnovernumber）

变化酸碱度

6、请简述PCR介导的定点突变技术原理及优缺陷。

答：4种引物3次PCR。长处：操作简朴，突变的成功率可达1D0M缺陷：①后续工作较复

杂，PCR扩增一般需要连接到载体分子上，然后才干对突变口勺基因进行转录，翻译等方面口勺

研究。②不管是用一般的TaqDNA聚合酶还是高保真的Pfu酶，PCR措施产生的DNA片段都

要通过核甘酸序列测定，方可确证有无其她突变发生。

7、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

而延缓了其降血糖作用，也增长了抗原性，其构造如下。将胰岛素B9残基上极性的Ser置

换为带电荷Asp,同步把B27极性的Thr置换为带负电荷口勺Glu,由此可制成速效胰岛素。

请论述其原理.

答：已知二体形成过程中，两个分子的结合面上SerB9与B链。螺旋上的G1UB13侧链相接

近，两个分子间的GluB13相接近，并且侧链上带有相似电荷，它们自身就有互斥作用。如

果将临近的SerB9置换为Asp,可在一体间形成持续4个带负电的侧链，在六体中这种互

斥的接触反复三次，应当有助于减少胰岛素分子的缔合伙用。通过这样的改造，双突变Ser

B9Asp/ThrB27Glu有效地使二体在亳摩尔浓度下解聚为单体，它进入血液H勺吸取率也比

天然胰岛素提高了三倍。核磁共振谱研究表白它也保持了与天然蛋白相似的只要构造特性。

8、枯草杆菌蛋白施BNP不含二硫键，用蛋白质工程引入二硫键时，会有如何的效果？

答：蛋白质构造更加稳定，热稳定性增强，二硫键的形成迫使同•或不同肽链的不同区域的

氨基酸残基向一起靠拢聚合，由此肽链迅速折叠并形成稳定的空间拓扑构造，该区域的氨基

酸残基数量是高度密集的：同步疏水氨基酸残基环绕的二硫键，可形成局部疏水中心，回绝

水分子进入肽的内部破坏氢键，利于形成稳定的高档构造区域.

9、举例阐明蛋白质工程在医药等领域的应用成果。

答：1、抗体工程：①临床用鼠源单抗，面临免疫排斥问题，引起失效和过敏，因此兴起了

抗体工程。有嵌合抗体、重构抗体、单链抗原结合区、单功能或抗体及全套抗体研究，其重

要目口勺是使鼠源性抗体“人源化”。

②嵌合抗体一一用DNA重组技术将鼠源单抗口勺可变区（V区）基因与人免疫球蛋白（Ig）口勺恒定

区（C区）基因相连接，构建成嵌合基网导入宿主细胞进行体现，制成嵌合抗体.目前国内外

已制备了数十种嵌合抗体。

③该抗体的“人源化”使其免疫原性大为减少。在初期临床实验中，人源化嵌合抗体可以解

决某些问题,且半衰期可以延长许多倍。但尚不能所有解决免疫原性问题，有的嵌合抗体仍

引起免疫反映。

④重构抗体一一是将动物抗体中的高可变区，又称补体决定区与人抗体相应的区域互换而重

新构建抗体H勺补体决定区，以进一步“人源化”、减少单抗的免发原性。现已构建成功数种重

构抗体，它们的抗原结合能力得以保持。

2、改良枯草杆菌蛋白酶的性质：①218位Asn,变成Ser,用65c的失活半衰期衡量，从

59分钟增到223分钟，酎的稔定性明显增长。

②1985年Wells证明若用其她氨基酸取代Met222,可以提高枯草杆菌蛋口随的氧化稳定性

而又保持高催化活性。

③枯草杆菌蛋白的可作为洗涤剂的添加剂，但底物作用范畴过年（针对Phe段基所形成的肽

犍），用Lys取代位于活性中心166位的Gly,使其底物作用范畴拓宽。

3、改良胰岛素：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，从而延缓了其降血糖作用，也增长了抗原性，这是胰岛素B23-B28氨基酸残基

构造所致。运用蛋白质工程技术变化这些残基，则可减少其聚合伙用，使胰岛素迅速起作用。

该速效胰岛素已通过临床实验。

4、改良生长激素:生长素有时会结合催乳激素受体，引起副作用，18位、21位氨基酸改造，

也许有望减少这种副作用。

5、改良治癌酶:改良疱疹病毒的胸腺啥唬激酶有杀死癌细胞功能，有人筛选到6