蛋白质工程及应用专家讲座.pptx

第三章蛋白质工程及其在食品工业中应用概述酶.几乎全都是蛋白质。肌肉收缩、精子移动、细胞分裂过程中染色体移动.高等生物有序生长和分化过程。抗体蛋白能识别和结合特异性外源物质，使人体具备抵抗各种细菌、真菌和病毒能力。由神经细胞膜蛋白组成离子通道，负责神经冲动形成和传导。血红蛋白含有结合和释放氧能力，是血液中氧、二氧化碳和氢离子携带者。另外，人体毛发和指甲属于角蛋白，而血栓是由血纤蛋白单体聚合而成。蛋白质生物学功效蛋白质是生命表达者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在天然蛋白质，有往往不尽人意，需要进行改造。因为蛋白质是由许多氨基酸按一定次序连接而成，每一个蛋白质有自己独特氨基酸次序，所以改变其中关键氨基酸就能改变蛋白质性质。而氨基酸是由三联体密码决定，只要改变组成遗传密码一个或两个碱基就能到达改造蛋白质目标。蛋白质工程一个主要路径就是依据人们需要，对负责编码某种蛋白质基因重新进行设计，使合成蛋白质变得更符合人类需要。蛋白质工程就是以蛋白质结构与功效为基础，利用基因工程伎俩，按照人类本身需要，定向地改造天然蛋白质，甚至创造新、自然界本不存在、含有优良特征蛋白质分子。详细地说，蛋白质工程就是经过对蛋白质已知结构和功效了解，借助计算机辅助设计，利用基因定点诱变等技术，特异性地对蛋白质结构基因进行改造，借以改进蛋白质物理和化学性质（热稳定性、酶专一性），或利用化学和物理伎俩，对目标基因按预期设计进行修饰和改造，合成新蛋白质。并由此深入研究蛋白质结构与功效关系。三个步骤：1、取得目标蛋白质晶体，并利用X射线技术经过晶体衍射仪搜集衍射数据，然后对晶体进行测量、分析，确定蛋白质空间结构。2、借助计算机对蛋白质进行饰变，经过建立数据库和人工智能等路径确定蛋白质结构和功效关系确定需要修饰位点。三个步骤：3、利用定点突变技术等一系列基因操作技术伎俩来改变编码蛋白质基因，从而实现对蛋白质改变。对已经存在蛋白质“下手”，从结构测定入手。创造全新蛋白质，要依据已经有蛋白质结构和功效信息资料进行分子设计------基因表示-------对表示产物结构和功效进行检测、分析。必经之路：（饰变、分析、检测、修改）*N蛋白质工程是在深入了解目标蛋白质“结构-功效”关系基础上，进行严格分子设计，定向改造一个预期新特征蛋白质。普通两种情况：对天然蛋白质进行改造。（已经有蛋白质）完全重建一个自然界原来没有蛋白质。（全新）对天然蛋白质操作有：少数几个AA残疾进行替换（小改）分子剪裁（中改）局部重建（大改）重建一个自然界原来没有蛋白质：从头设计一个全新蛋白质当前，蛋白质工程主要进行是中改、小改。“大改”和“从头设计”，要求必须全方面掌握蛋白质一级结构决定高级结构规律，掌握高级结构与功效相关性。现存蛋白质数据库还满足不了对蛋白质空间结构研究实例1：玉米中赖氨酸含量比较低人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大科学命题。，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出开启了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划帷幕。“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔重大国际科研协作计划，总部设在北京，当前有16个国家和地域80多个试验室报名参加。它科学目标是揭示并确认肝脏蛋白质，为重大肝病预防、诊疗、治疗和新药研发突破提供主要科学基础。人类蛋白质组计划深入研究将是对蛋白质工程有力推进和理论支持。思索：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是经过对基因操作来实现？二、蛋白质工程基本原理中心法则（centraldogma）复制：是亲代双链DNA按碱基配对标准，准确形成两个相同核苷酸序列子代DNA分子过程。两条DNA链都可作为复制模板。转录：是以一条DNA链为模板，将DNA链上储存遗传信息按碱基配对标准准确转换成互补mRNA过程。翻译：是以mRNA为模板，将mRNA上遗传信息转换成蛋白质氨基酸序列过程。中心法则：遗传信息由DNAmRNA蛋白质流动路径。蛋白质工程及应用专家讲座３、蛋白质工程基本路径讨论：某多肽链一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…密码子：蛋白质工程及应用专家讲座GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）4、蛋白质工程与基因工程关系蛋白质工程就是依据蛋白质精细结构与功效之间关系，利用基因工程伎俩，按照人类本身需要，定向地改造天然蛋白质，甚至创造新、自然界本不存在、含有优良特征蛋白质分子。蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可分。蛋白质工程依据对分子预先设计方案，经过对天然