《蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)》ppt課件-全文預(yù)覽
【正文】 例如，使用一個(gè)甘氨酸或脯氨酸使該段不易形成 a螺旋而容易形成一個(gè)轉(zhuǎn)角，或者在一些關(guān)鍵點(diǎn)上放上極性殘基使該段不易形成錯(cuò)誤的疏水核。 ? 從頭設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)經(jīng)常是具有正確的拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)、明顯的二級(jí)結(jié)構(gòu)、合理的熱力學(xué)穩(wěn)定性，但缺乏天然蛋白質(zhì)的那種 高度堆積特異的構(gòu)象 ，呈一種“熔球”狀態(tài)，或者說是部分折疊，這是目前面臨的最大困難和最大挑戰(zhàn)。 第三節(jié) 全新蛋白質(zhì)設(shè)計(jì) 全新蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)過程 設(shè)計(jì)目標(biāo) 序列生成 結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) 合成 構(gòu)建模型 檢測(cè) 蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)概念 從頭設(shè)計(jì)能夠根據(jù)生物分子的活性位點(diǎn)特征產(chǎn)生 一系列的結(jié)構(gòu)片段 ， 通過連接這些結(jié)構(gòu)片段可以構(gòu)成一個(gè) 全新分子 ；或者在結(jié)合腔內(nèi)對(duì)一個(gè)已知的結(jié)構(gòu)骨架進(jìn)行化合物的衍生化。 ? 一般是將編碼一種蛋白質(zhì)的部分基因移植到另一種蛋白質(zhì)基因上或?qū)⒉煌鞍踪|(zhì)基因的片段組合在一起，經(jīng)基因克隆和表達(dá)，產(chǎn)生出新的融合蛋白質(zhì)。 二、蛋白質(zhì)分子拼接 ? 小的蛋白質(zhì)分子，有些 只有一個(gè)結(jié)構(gòu)域 ，如蝎毒、蛇毒、蜘蛛毒素等多肽類神經(jīng)毒素； ? 有的 由多個(gè)結(jié)構(gòu)域組成 ：例如，有一種和癌癥的發(fā)病有關(guān)的癌胚抗原 CEA（ Carcinoembryonic antigen），是由七個(gè)大小和形狀都非常相似的結(jié)構(gòu)域拼接構(gòu)成的，各結(jié)構(gòu)域之間由柔韌性較大的“鉸鏈”片段相連。 （五）定位突變的應(yīng)用 ? 目前集中在對(duì)具有明顯生物功能的天然蛋白質(zhì)分子加以改性，如胰島素。 5．突變體蛋白質(zhì)的檢驗(yàn) ? 測(cè)定新蛋白質(zhì)的序列、三維結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、催化活性等， ? 并與對(duì)應(yīng)的天然蛋白質(zhì)進(jìn)行比較，檢驗(yàn)突變?cè)O(shè)計(jì)的效果， ? 同時(shí)進(jìn)一步修正設(shè)計(jì)方案。蛋白質(zhì)中的二硫鍵具有一定的結(jié)構(gòu)特征，隨機(jī)選擇突變位點(diǎn)引入二硫鍵會(huì)給整個(gè)分子帶來不利的張力，不但不會(huì)提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，反而會(huì)降低蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。 要達(dá)到基因定位突變的目的，多采用體外重組 DNA技術(shù)或 PCR方法。 一、定位突變 基于天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子“小改”，是指對(duì)已知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)進(jìn)行少數(shù)幾個(gè)殘基的修飾、替換或刪除等，這是目前蛋白質(zhì)工程中最廣泛使用的方法，主要可分為 蛋白質(zhì)修飾 和 基因定位突變 兩類。 四、蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的程序 ? 蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，是理論設(shè)計(jì)過程與實(shí)驗(yàn)過程相互結(jié)合的產(chǎn)物，在設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和基因工程操作技術(shù)是兩個(gè)必不可少的工具。Cutte成功設(shè)計(jì)了一個(gè)具有明顯的核酸酶活性的 34肽，該肽可水解下列底物，但活性依次降低： polyC、 polyA、polyU、 polyG。 三、蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的原則 ? 1．活性設(shè)計(jì) ? 是蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的第一步，主要考慮被研究的蛋白質(zhì)功能，涉及選擇化學(xué)基團(tuán)和化學(xué)基團(tuán)的空間取向； 另外，可以借助量子力學(xué)計(jì)算預(yù)測(cè)所需的催化基團(tuán)。第六講 蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì) 二、蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 在對(duì)一個(gè)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)時(shí)，首先要通過各種方法來獲得蛋白質(zhì)的 三維結(jié)構(gòu)信息 ，在此基礎(chǔ)上利用生物信息學(xué)及計(jì)算機(jī)模擬技術(shù) 確定其特定功能相關(guān)位點(diǎn)或結(jié)構(gòu)域 作為突變位點(diǎn)或要改變的序列區(qū)域，然后 利用 PCR等技術(shù)構(gòu)建突變體 并進(jìn)行突變體的性質(zhì)表征直到獲得所需的蛋白質(zhì)。 （二）蛋白質(zhì)的功能由其高級(jí)結(jié)構(gòu)決定 蛋白質(zhì)的功能是與其高級(jí)結(jié)構(gòu)相聯(lián)系的，蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性和理化性質(zhì)主要決定于空間結(jié)構(gòu)的完整性 馬肌細(xì)胞磷酸甘油酸激酶（ phosphoglycerate kinase）結(jié)構(gòu)域 （三）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與其構(gòu)象及功能的關(guān)系 ，決定多肽鏈的折疊方式和高級(jí)結(jié)構(gòu)； ，空間構(gòu)象遭破壞的多肽鏈只要其肽鍵不斷，其就能恢復(fù)到原來的三級(jí)結(jié)構(gòu)； ，大多數(shù)其基本構(gòu)象及功能也相似；但關(guān)鍵活性部位的殘基發(fā)生變化，會(huì)影響其空間構(gòu)象或生理功能， 例： “ 分子病 ” （四）蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象與功能活性的關(guān)系 別構(gòu)效應(yīng)（ allostery） : 肌紅蛋白（ Mb）： 153個(gè) AA殘基 血紅蛋白（ Hb）： α亞基和 β亞基 141個(gè) AA中，只有 21個(gè)位置上的 AA相同，但其三維結(jié)構(gòu)十分相似 （五）結(jié)構(gòu)生物學(xué)與生物信息學(xué)促進(jìn)蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)生物學(xué)對(duì)蛋白質(zhì)的靜態(tài)空間結(jié)構(gòu)研究及其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究為蛋白質(zhì)分子合理設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，使蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的目標(biāo)性更加明確； 蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（ the protein data bank, PDB）： X衍射晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、 NMR實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 溶菌酶結(jié)構(gòu) ?
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