蛋白质工程-绪论.pptx

PROTEIN  ENGINEERING;2;具备的知识基础：分子生物学、分子遗传学、 生物化学、微生物学、 细胞生物学、基因工程等 ;课程的主要任务： 1．掌握蛋白质工程的基本原理、基础知识、基本技能 2．熟悉蛋白质工程研究的主要方法和技术 3．了解蛋白质工程领域的研究方向与必威体育精装版科技成果 ;第一章 绪论 第二章 蛋白质结构基础 第三章 蛋白质分子设计 第四章 蛋白质的修饰和表达 第五章 蛋白质的结构解析 第六章 蛋白质的分离与纯化 第七章 蛋白质组学与生物信息学 第八章 蛋白工程的应用; 绪论;一、蛋白质工程的概念;蛋白质工程是指通过蛋白质化学、蛋白质晶体学和动力学的研究，获取有关蛋白质物理和化学等各方面的信息，在此基础上利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列进行有目的的改造并分离、纯化蛋白质，从而获取自然界没有的、具有优良性质或适用于工业生产条件的全新蛋白质的过程。 ;二、蛋白质工程的诞生;比较1：新蛋白的产生;;比较3：酶工程与蛋白质工程的区别 ;二、蛋白质工程的产生与发展; 需要是创新的第一动力， 需求是发明创造的源泉和方向， 而科学的知识是发明创造的工具。 ;medication;Catalyst for industries;Agriculture ; Francis Crick, James Watson, 1962;Werner Arber ,1978, restriction enzymes;Gerald M. Edelman,1972, Antibody structure ;John B. Fenn, Koichi Tanaka, Kurt Wüthrich, 2002, Mass and NMR ;蛋白质工程诞生的基础;3、蛋白质工程产生的标志; DESIGN and PRODUCE  BETTER  PROTEINS ;4、蛋白质工程与其他技术相互渗透;（2）蛋白质工程与基因工程 蛋白质工程是从DNA水平改变基因入手，通过体外重组技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能新蛋白质的新兴研究领域，也就是说蛋白质的改造通常需要经过周密的分子设计，进而依赖基因工程获得突变型蛋白质。目前，基因工程已为实现蛋白质工程提供了基因克隆、表达、突变及活性检测等关键技术。 ;（3）蛋白质工程与细胞工程 细胞工程是指以细胞为单位，在细胞和亚细胞水平上有目的地进行遗传操作，通过细胞融合、核移植等方法，培养出人们需要的新物种，克服了源远杂交的局限性。 目前，细胞工程技术已为蛋白质工程提供了改良性状的微生物细胞以及稳定的动植物细胞系，以便更好的生产蛋白质；另外，细胞工程可通过细胞融合、转基因技术改变生物的遗传性状或实现新型生物的构建，进而为蛋白质的生产提供更多良好的载体。;（4）蛋白质工程与酶工程 由于大部分酶的化学本质是蛋白质，因此酶工程与蛋白质工程的发展密不可分。 ;1）蛋白质结构分析 2）蛋白质结构预测 3）改造或创造新蛋白质 ; 每一种蛋白质有自己独特的aa顺序，蛋白质功能部位的几个aa残基决定着蛋白质的功能，这几个负责功能的aa残基必须处于一个及其精密的空间状态下才能发挥功能。这就是说，只要能维持蛋白质结构域的必需aa及空间构象不变，其功能域的生物学活性就会保持不变。所以只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能通过改变aa达到改造蛋白质的目的。 ;1、蛋白质结构分析（研究核心） 1）收集大量的蛋白质分子结构的信息 2）建立结构与功能之间关系的数据 3）蛋白质结构与功能之间关系的理论研究 三维空间结构的测定是证明新结构改变了原有生物功能的必需手段 ;主要事件： 1934年，胃蛋白酶的x射线衍射照片 J.Bernal, D.Crowfoot 1957年，肌红蛋白晶体结构 Kendrew 1959年，血红蛋白晶体结构 Perutz;晶体学技术（x射线晶体结构分析）： 1.对原材料的要求： 具有高度的均一性；影响因素有金属离子、辅酶或一些成键的辅助集团的变化或缺失；蛋白质的酶解、氧化和还原；蛋白质的聚合效应等 2.晶体生长的生化条件：pH值、离子强度、沉淀剂和添加剂的浓度等因素 缺陷需要分离出足够量的纯蛋白质（几毫克-几十毫克），制备出单晶体，然后再进行繁杂的数据收集、计算和分析;多维核磁共振波谱技术： 二维同核核磁共振方法：对氢原子核的二维核磁共振信号进行分析，主要用于β类蛋白质 多维异核核磁共振方法：1H、13C、15N，主要用于分子量高于10kDa的蛋白质和α螺旋的多肽