干扰素干扰素课件.pptVIP

回顾：基因将一种生物的转移到另一种生物体内，后者产生它本不能产的蛋白质，进而表现出新的性状。

基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。这些蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

一.蛋白质工程崛起的缘由—相关资料：1.干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。2.玉米中的赖氨酸含量比较低,原因是合成赖氨酸的两个关键酶----天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性,受细胞内的赖氨酸浓度的影响较大,当赖氨酸的浓度达到一定量时,就会抑制这两种酶的活性.科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸的产量上面临什么样的问题？如何解决这些问题？

一、蛋白质工程崛起的缘由改造干扰素（丝氨酸）干扰素（半胱氨酸）体外可以保存半年体外很难保存玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量可提高数倍改造天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）（异亮氨酸）改造二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）（异亮氨酸）问题1：蛋白质功能不能满足需求解决：改变蛋白质的结构

-----半胱氨酸-----干扰素（改）体外可以保存半年问题2：如何对天然蛋白质的结构进行改造？(你认为直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？能否说出你的理由？)

答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。蛋白质改造—不可遗传）（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。

蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。(2)途径：改造基因（基因修饰或基因合成）定向改造或制造蛋白质

2、蛋白质工程原理----------中心法则的逆推预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列酸链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能预期功能生物功能

（3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能地了解蛋白质的二维结构和三维晶体结构;（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；（6）分离、纯化新蛋白，功能检测后

生物学化学

替代某一个肽段或一个特定的结构域改造某个活性单位的一个或几个氨基酸残基（定点诱变技术）

-----半胱氨酸-----干扰素（改）体外可以保存半年

基因定点诱变技术的示意图

基因定点诱变技术的理解(苏教版)ＤＮＡ聚合酶和ＤＮＡ连接酶引物含突变顺序的ＤＮＡ分子片段

思考：基因定点诱变技术与基因突变的比较比较基因定点诱变基因突变发生的过程相DNA复制过程中产生新基因，从而产生新性状物理化学方法

预期蛋白质功能→蛋白→获取目的基因→推测氨基酸序列→推测核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。联系

1、改造酶结构，提高酶的热稳定性和催化活性

人抗体

对胰岛素的改造，使其成为速效型药品。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，也增加了抗原性，这是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。

水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有多种变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案，将47位的Asn（天冬酰胺）变成Lys（赖氨酸），使其与分子内第4或第5位Thr（苏氨酸）间形成氢键来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高凝血效率，试管试验活性提高4倍，在动物模型上检验抗血栓形成的效果，提高20倍。

预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构找到相应的脱氧核苷酸序列

1．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象Ａ．氨基酸结构B．蛋白质空间结构C．肽链结构D．基因结构

3、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（A）