1.4　蛋白质工程的崛起

1、基因工程的本质是什么？将一种生物体的基因转移到另一种生物体，这种生物体可以产生它不能产生的蛋白质，然后显示出新的特征。思考：基因工程生产的蛋白质完全满足人类生产和生活的需要吗？蛋白质工程兴起的原因，例如，玉米中的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)和二氢吡啶二羧酸合成酶(异亮氨酸)可以增加数倍。生物体内蛋白质合成的过程：基因mRNA与氨基酸序列形成多肽链，并折叠成具有一定空间结构的蛋白质来发挥生物功能。蛋白质工程流程图：从预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构，推断预期的氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列(基

2、因)。蛋白质工程的主要步骤通常包括：(1)从生物体中分离纯化目标蛋白质；(2)确定其氨基酸序列；(3)借助核磁共振和x光晶体衍射，尽可能了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构；(4)设计各种加工条件以了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)设计编码蛋白质的遗传修饰方案，例如定点突变；(6)分离纯化新蛋白，经功能检测后投入实际使用。多肽链的氨基酸序列是：-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-蛋氨酸-苯丙氨酸：GCU，GCC，GCA，GCG色氨酸：UGG赖氨酸：AAA，AAG蛋氨酸：AUG苯丙氨酸：UUU，UUC，讨论：1。如何获得决定肽链的脱氧核苷酸请写下相应的碱基序列。2.在确定了目标

3、基因的碱基序列后，我们如何合成或修饰目标基因？答：(1)每个氨基酸都有相应的三重密码子，上述氨基酸序列的编码序列可以通过查阅遗传密码子表找到。然而，由于上述氨基酸序列中的几个氨基酸由多个三重密码子编码，它们的碱基的排列和组合是复杂的，并且可以排列至少16种，这可以根据所学的排列和组合知识来排列。根据三重密码子，基因序列应推导为GCU(或C或a或G)UGGAAA(或G)AUGUUU(或C)，然后脱氧核苷酸序列应推导为碱基互补配对定律：CGA(或G或t或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)。(2)在确定目标基因的碱基序列后，可以根据人类的需要对其进行修饰，并且可以通过人工合成或从基因库中获

4、得。蛋白质修饰工程的例子生长激素可以通过作用于其特定的受体来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，并触发其他生理过程。为了减少治疗期间的副作用，有必要使重组人生长激素仅与生长激素受体结合，并使与其他激素受体的结合最小化。发现两种受体的结合区域部分重叠，但它们并不相同，因此可以通过修饰来区分它们。由于人生长激素和催乳素受体的结合需要锌离子的参与，但不需要锌离子与生长激素受体结合，因此认为它可以取代作为锌离子配体的氨基酸侧链，如第18和21st His(组氨酸)和第17th Glu(谷氨酸)。实验结果与预想一致，但要将其开发为临床药物，

5、仍有许多工作要做。蛋白质修饰工程的例子：胰岛素修饰的天然胰岛素制剂在储存期间容易形成二聚体和六聚体，这延迟了胰岛素从注射部位进入血液，因此延迟了其降血糖作用并增加了抗原性，这是由于胰岛素B23-B28的氨基酸残基的结构。利用蛋白质工程技术改变这些残基可以减少它们的聚合，使胰岛素迅速发挥作用。速效胰岛素已经通过临床试验。蛋白质工程是指根据蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系，通过基因修饰或基因合成来修饰现有的蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。摘要：蛋白质工程的进展与展望蛋白质工程的现状：成功的例子很少，主要是因为蛋白质需要依靠正确的空间结构来发挥其功能，但目前科学家对大多数蛋白质的空间结构知之甚少。以下关于蛋白质工程的陈述是正确的：(1)蛋白质工程是以基因工程为基础的。蛋白质工程