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蛋白质工程的原理和应用
糖尿病和胰岛素
。“闭目逾十旬,大江不止渴。”杜甫
糖尿病与胰岛素
糖尿病是以血糖升高为特征、以胰岛素缺乏或利用障碍(胰岛素抵抗)引起的
糖代谢异常性疾病;
长期血糖升高引起的并发症高达100多种,是目前已知并发症最多的一种疾病。
胰岛素的发现和用于临床治疗,不仅能很好的控制高血糖,也使糖尿病患者恢
复原有的寿命,得到与正常人相同的享受生活的权利。
前胰岛素原基因
INS
前胰岛素原mRNA
前胰岛素原(preproinsulin)
胰岛素原(proinsulin)
胰岛素
胰岛素
六聚体/晶体
细胞核
粗面内质网
(RER)
高尔基体
未成熟的分泌颗粒
成熟的分泌颗粒
胰岛素的来源
har
√
hain
Ccha
以动物胰脏为原料提取胰岛素
传统胰岛素---猪、牛胰脏提取
重组DNA技术生产人胰岛素
AB链合成:分别表达AB链,化学方法连接
需要导入大肠杆菌细胞的质粒上需要重组什么基因呢?基因来源是什么呢?能否将人胰岛素基因直接导入大肠杆菌细胞内?
胰岛素制备的两种方法
InsB链
NH₂
NH₂
β-gal
Amp²
重组人胰岛素的诞生和局限性
·1982年第一个基因工程药物:重组人胰岛素·重组人胰岛素存在问题:
容易形成二聚体或六聚体,延缓了疗效。
·如何克服?
能不能改造胰岛素的结构,使其不易聚合,且仍然具有胰岛素的功能特性呢?
从重组人胰岛素到胰岛素类似物
·为了改善糖尿病人的生活质量….…
研究发现,改变胰岛素B链末端两个氨基酸导致羧基端构型改变,比如将B28和29位的氨基酸调换位置,该转换可降低分子自聚力,显著抑制单聚体聚集,可以大大增加吸收速率。
怎样解决分子聚合的问题?
S
S
0000000000000000OC
B-chain
S—S
A-chain
00000
S
B28PRO
B29
PRO
p
怎样合成特定氨基酸序列的多肽链呢?
·如何对天然胰岛素的B链进行改造并大规模生产呢?
·可否直接改造蛋白质分子呢?
难度大,成本高昂。
·能否让大肠杆菌直接表达所需氨基酸序列的胰岛素产品吗?可以通过什么途径呢?
可以通过对基因的操作来实现对胰岛素改造,原因是:
(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。
(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。
中文名称
单字母符号
中文名称
单字母符号
甘氨酸
G
苏氨酸
T
丙氨酸
A
半胱氨酸
C
缬氨酸
V
蛋氨酸
M
亮氨酸
L
天冬酰胺
N
异亮氨酸
I
谷氨酰胺
Q
脯氨酸
P
天冬氨酸
D
苯丙氨酸
F
谷氨酸
E
酪氨酸
Y
赖氨酸
K
色氨酸
W
精氨酸
R
丝氨酸
S
组氨酸
H
如何找到蛋白质的氨基酸序列呢?
通过在Genbank数据库()中有哪些信誉好的足球投注网站
正常人胰岛素B链的蛋白质序列为:FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT更改B28和29位后的蛋白质序列为:FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTKPT
↓
U
C
A
G
U
UUU苯丙UUC氨酸
UUA亮氨酸UUG
CUU
亮氨酸
CUA
CUG
AUU
异亮AUC氨酸
AUA
AUG甲硫氨酸
GUu
GUC缬氨酸GUA
GUG
UCU
UCC
丝氨酸
UCA
UCG
CCU
CCC
脯氨酸
CCA
CCG
ACU
ACC
苏氨酸
ACA
ACG
GCU
GCC
丙氨酸
GCA
GCG
酪氨酸
UAC
终止密码
组氨酸
谷氨酰胺
天冬酰胺
赖氨酸
天冬氨酸
谷氨酸
半胱氨酸
终止色氨酸
精氨酸
丝氨酸精氨酸
GGU
GGC
GGA
GGG
U
C
A
G
C
U
C
A
G
A
C
A
G
G
U
C
A
G
·怎样得出替换氨基酸后的胰岛素B链基因序列?
根据密码子推出对应mRNA序列,再根据碱基互补配对原则推出基因序列。
●得到改造的胰岛素B链基因序列是唯一的吗?
不是,密码子具有简并性。
正常人胰岛素B链的蛋白质序列为:
更改B28和29位后的蛋白质序列为:
第2位
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTKPT
怎样得到基因序列?
UJAA
UAG
CAU
CAC
CAA
CAG
AAU
AAC
AAA
AAG
GAU
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