1、基因定点突变——定做新蛋白质 2、蛋白质设计——对天然蛋白质的修饰
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人类蛋白质组计划是什么？它与蛋白质工程有什么 关系？我国科学家承担了什么任务？
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 学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成 立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由 中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国 科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白 质组计划的帷幕。
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第二节 蛋白质工程的基本步骤与改造策略
一、 蛋白质工程的基本步骤
(1)分离纯化目的蛋白，使之结晶,进行分析,得到其空间结构 的尽可能多的信息。
（2）对目的蛋白的功能作详尽的研究，确定它的功能域。 （3）通过对蛋白质的一级结构、空间结构和功能之间的相互
关系分析，找出关键的基团和结构。
(4)围绕这些关键的基团和结构提出对蛋白质进行 改造的方案，并用基因工程的方法去实施。 (5)对经过改造的蛋白质进行功能性测定.
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质 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的重大 国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个 实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大 肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
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6、如果对目的蛋白的三维结构一无所知，那么可以在 目的序列中随机插入六聚体接头以鉴定功能性结构域。 插入六聚体接头后，在原蛋白质序列中添加两个氨基酸， 比插入更多的氨基酸对蛋白质整体功能的破坏要轻。 7、进行缺失突变时，应避免直接利用天然存在的限制 性酶切位点进行删除。
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第三节 、蛋白质改造方法
第六章蛋白质工程
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一、蛋白质工程崛起的缘由
例如：
满足人类生产 和生活的需要
干扰素（半胱氨酸） 改造 干扰素（丝氨酸）
体外很难保存
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
改造
天冬氨酸激酶（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 （104位的天冬酰胺）
在基因水平上对蛋白质进行改造，按改造的规 模和程度可以分为：
初级改造：个别氨基酸的改变和一整段氨基酸序列的 删除、置换或插入
二氢吡啶二羧酸合成酶
（异亮氨酸）
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二、蛋白质工程的概念
蛋白质工程(protein engineering)：通过改造与蛋白质相应的 基因中的碱基顺序，或设计合成新的基因，将它克隆至受体 细胞中，通过基因表达而获得具有新的特性的蛋白质技术
1983年，美国生物学家额尔默首先提出了“蛋白质工程”的 概念。蛋白质工程的实践依据DNA指导合成蛋白质，因此，人 们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计， 使合成出来的蛋白质的结构变得符合人们的要求。
氨基酸
谷
Glu
缬
Val
半胱 Cys
丙
Ala
亮
Leu
酪
Tyr甲硫 Met Nhomakorabea(蛋)
英文
Glutamic acid Valine Cysteine Alanine Leucine Tyrosine Methionine
Glycine Phenylalanine
谷酰 Gln 天冬酰 Asn 异亮 Ile
Glutamine Asparagine Isoleucine
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蛋白质分子的生物功能， 与蛋白质分子的结构密
不可分。决定蛋白质这
种特殊生物功能的关键
因素是它的分子构象 .
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2.组成生物体蛋白质的20种氨基酸
氨基酸
赖 Lys 组 His 脯 Pro 苏 Thr 丝 Ser 色 Try 天冬 Asp 精 Arg
甘 Gly 苯丙 Phe
英文
Lysine Histidine Proline Threonine Serine Tryptophan Aspartic acid Arginine
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蛋白质工程的内容主要有两方面：
一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质 二是确定蛋白质的化学组及空间结构与生物功能之间的关系， 在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生 理功能，设计合成具有特定生物功能的全新蛋白质，而氨基 酸排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应 基因中脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存 在的基因片段，用与蛋白质工程。
一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质 二是确定蛋白质的化学组及空间结构与生物功能之间的关系， 在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生 理功能，设计合成具有特定生物功能的全新蛋白质，而氨基 酸排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应 基因中脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存 在的基因片段，用与蛋白质工程。
人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论 支持。
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三、蛋白质工程的基本原理
预期蛋白 质功能
蛋白质三 分子设计 维结构
氨基酸序列 多肽链
DNA
1. 从预期的蛋白质功能出发 2. 设计预期的蛋白质结构 3. 推测应用的氨基酸序列 4. 找到相应的脱氧核苷酸序列
合 成
基因 DNA
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蛋白质工程的内容主要有两方面：
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二、蛋白质工程的改造策略
1、疏水氨基酸常常出现在蛋白质的活动中心区域；α 螺旋和β折叠区通常不会是酶的活性中心以及底物结合 的中心，而是作为结构的支架；环区、转角区域和带电 荷区域通常位于蛋白质的表面。 2、进行定点突变时，应注意保守氨基酸残基。如果要 改变酶活性、底物结合活性等高度特异性的性质，则应 尽量保留保守残基。
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3、应注意保留潜在的N糖基化位点(Asn-X-Ser／ThrX-Pro)中的Asn(天门冬酰胺)、Set(丝氨酸)或Thr(苏 氨酸)。
4、对于含有内含子的序列，可以删除某一外显子或 外显子组合，因为单个外显子通常编码独立折叠的结 构域，删去该结构域后可能不会影响蛋白其余部分的 正确折叠。
5、构建两个同源蛋白的嵌合体时，应尽量使其接合 部位处在具有相同或相近功能的氨基酸序列中；而当 两个非同源蛋白组成嵌合体时，则应使接合部分尽量 位于所预测结构的边缘。