北大現(xiàn)代分子生物學(xué)蛋白質(zhì)工程概論-資料下載頁
2025-01-13 11:33本頁面
【正文】 型酶 ? 天然酶的產(chǎn)量低、穩(wěn)定性差，限制了酶的開發(fā)利用。DNA重組技術(shù)對酶工業(yè)的滲透，導(dǎo)致了酶工業(yè)的迅速發(fā)展。目前已有多種酶實現(xiàn)了克隆化，并在適宜宿主菌中表達成功，從而極大地提高了酶的產(chǎn)量。 ? 蛋白質(zhì)工程技術(shù)的興起，給創(chuàng)建新型酶、改變酶的生理特性提供了強有力的工具。如利用基因定點誘變技術(shù)，將 T4溶菌酶的 第 3位異亮氨酸 變成 半胱氨酸 ，后者與第 97位的半胱氨酸形成二硫鍵 ，從而穩(wěn)定了兩個結(jié)構(gòu)域所形成的活性中心，使酶在高溫下的穩(wěn)定性大大提高。如果將該酶的 第 51位蘇氨酸 換成 脯氨酸 ，可使酶的活性 提高 25倍 。 ? 2．設(shè)計和研制新型抗體 ? 傳統(tǒng)的抗體是經(jīng)過抗原免疫動物獲得的，稱為 多克隆抗體 。 1975年， Kohler及 Milstein等通過雜交瘤技術(shù)制備了 單克隆抗體 ，這是免疫學(xué)上劃時代的偉大進展之一。單抗用于臨床疾病治療，效果不盡人意，原因在于目前用于治療的單抗多為小鼠單抗，對人而言是一種異體蛋白， 會引起人產(chǎn)生人抗鼠抗體（ human antimouse antibodies , HAMA），此時再使用小鼠單抗， HAMA與小鼠單抗結(jié)合后，不但會中和單抗使之失效，還會產(chǎn)生有害的過敏反應(yīng)。為解決這一問題，人們應(yīng)用基因工程等手段進一步研究抗體的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，并對抗體基因進行改造，制備出了第三代抗體 ── 基因工程抗體（ geic engineering antibody , GeAb），使抗體的制備更加簡化，并且拓寬了抗體的應(yīng)用范圍。 ?基因工程抗體技術(shù)主要包括兩部分內(nèi)容 ： ?對已有的單克隆抗體進行改造，包括單抗的人源化、小分子抗體以及抗體融合蛋白的制備； ?通過抗體庫的構(gòu)建，使得抗體不需抗原免疫即可篩選并克隆新的單抗。運用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對抗體進行改造，被稱為 抗體工程 ，主要包括 嵌合抗體 、 重構(gòu)抗體 、 單鏈抗體 、 單區(qū)抗體 及新近出現(xiàn)的全套抗體的研究。 ? 3．設(shè)計和研制多肽及蛋白質(zhì)類藥物 ?隨著蛋白質(zhì)工程技術(shù)的建立和發(fā)展，醫(yī)藥生物高科技產(chǎn)品也迅速發(fā)展。當前，人們不僅可以利用基因克隆和表達技術(shù)，使可以應(yīng)用與臨床的微量蛋白質(zhì)（如胰島素、干擾素、某些酶類等）得以產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，而且可以應(yīng)用蛋白質(zhì)工程 “ 重新設(shè)計 ” 的思想，以 DNA重組技術(shù)為手段，對多肽和蛋白質(zhì)類藥物的結(jié)構(gòu)加以改造，以期更好地解決蛋白質(zhì)類藥物的導(dǎo)向性問題。 ?目前已能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)并應(yīng)用于臨床治療的基因工程藥物有激素類及神經(jīng)遞質(zhì)類藥物、細胞因子類藥物、酶類藥物及凝血因子等不同類別的多種藥物?；蚬こ趟幬锸悄壳皣鴥?nèi)外發(fā)展較快的一個產(chǎn)業(yè)，同時也使人類疾病的防治水平得到了提高。 ?如重組胰島素的生產(chǎn) . ? 4．設(shè)計合成全新蛋白質(zhì) ? 根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究結(jié)果，利用計算機對信息進行分析，通過實驗，即可設(shè)計出一種預(yù)定空間結(jié)構(gòu)的全新多肽和蛋白質(zhì)分子，再利用基因重組、基因克隆和基因表達技術(shù)即可制造出具有全新化學(xué)性質(zhì)、生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)。 ? 全新蛋白質(zhì)的設(shè)計合成是一項十分復(fù)雜的工作，目前雖已有人報道已合成某種模擬蛋白質(zhì)，但仍處于實驗初級階段。相信，隨著蛋白質(zhì)工程技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計合成全新蛋白質(zhì)的工作，也會獲得突破性的進展。 六、蛋白質(zhì)工程展望 ?蛋白質(zhì)工程是 20世紀 80年代初誕生的一個新興領(lǐng)域，其主要內(nèi)容是將核酸研究與蛋白質(zhì)研究相結(jié)合，通過有控制的基因修飾和改造，產(chǎn)生符合人們意愿的蛋白質(zhì)。另一項更為新穎的戰(zhàn)略是利用蛋白質(zhì)組合規(guī)律及結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系方面的研究結(jié)果設(shè)計新的蛋白質(zhì)。 ?現(xiàn)階段蛋白質(zhì)工程急待解決的一個主要問題是 發(fā)展克隆基因的表達方法 ，即找到理想的宿主表達系統(tǒng)。目前常用的表達系統(tǒng)有細菌表達系統(tǒng)、酵母表達系統(tǒng)、昆蟲表達系統(tǒng)、哺乳動物細胞等，這些表達系統(tǒng)各有優(yōu)缺點。 細菌表達系統(tǒng) ?細菌表達系統(tǒng)培養(yǎng)方法簡單、增殖快、生產(chǎn)成本低 。 ?但缺乏真核細胞特有的加工后處理，而且在菌體中表達的外源蛋白，在原核細胞中不穩(wěn)定，易被菌體蛋白酶破壞。 酵母表達系統(tǒng) ?酵母表達系統(tǒng)是一個重要的真核表達系統(tǒng)，既具有原核細胞的增殖快、操作簡單、成本低等優(yōu)點，又可以象其他真核細胞一樣完成對蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄后的修飾，也能進行誘導(dǎo)性分泌 。 ?但它具有活化的蛋白水解酶類，可降解異體蛋白質(zhì)，使產(chǎn)品產(chǎn)量降低。 昆蟲表達系統(tǒng) ?昆蟲表達系統(tǒng)的優(yōu)點是能較高水平地表達不同動物來源的基因，可以胞內(nèi)表達，也可以進行分泌性表達，能夠有效地進行蛋白質(zhì)的翻譯后加工。 ?其主要缺點是不能連續(xù)合成重組蛋白，因為重組病毒感染昆蟲細胞或昆蟲幼蟲 45天后，細胞就裂解，幼蟲即死亡。 哺乳動物細胞 ?哺乳動物細胞是生產(chǎn)哺乳動物蛋白質(zhì)最好的場所，其表達真核基因比以前幾種表達系統(tǒng)更優(yōu)越，能對蛋白質(zhì)進行各種類型的加工和修飾，還能表達有功能的膜蛋白及分泌性蛋白。 ?其缺點是組織細胞培養(yǎng)的技術(shù)要求高，培養(yǎng)和篩選細胞株的周期長，成本較高。因此，選擇和建立物美、價廉的表達體系，是蛋白質(zhì)工程急需解決的問題。
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