蛋白质体外进化建库技术研究

蛋白质体外进化技术是蛋白质工程发展的一个里程碑,也是改造蛋白质的一种有效工具。它不仅具有重要的应用价值,而且有助于蛋白质结构与功能的研究。通过蛋白质体外进化技术已成功地改造了许多蛋白质,有些已应用于工农业生产。体外进化技术分为两步:建库和筛选。本文主要对蛋白质体外进化策略及对体外随机突变技术、DNA重组技术、利用活细胞自身修复系统构建突变文库等几种定向进化突变文库建立技术进行了介绍与论述,同时还对蛋白质体外进化技术的应用及与其它学科结合的研究前景进行了分析,为获得具有改进功能或全新功能的蛋白质提供理论基础。     

基因打靶

基因打靶程震黄长晖傅继梁（第二军医大学生物教研室,上海２００４３３）关键词转基因表达转基因动物为研究特定基因的功能提供了一个四维空间,对于认识转基因在体内特定时间和空间上所发挥的功能提供了有力手段,具有体外研究方法无可比拟的优越性。我们在“转基因在体...     

基因的推理设计与改造—体外分子进化的捷径

体外分子进化是改造基因、获得新的功能蛋白质重要手段之一,已经取得了令人瞩目的成就。推理设计是利用序列和结构的比较信息创造新的基因和蛋白质,是研究改造蛋白质功能的有效方法。文章着重介绍了基因推理设计在基因体外分子进化中的应用,从简单实用的基因密码偏爱设计,结合多个不同性状相关功能基因信息的基因推理设计,关键功能区域的简并引物设计,位点直接蛋白质重组4个方面进行描述,并综述了该方法近年来的应用。     

用于蛋白质体外分子进化研究的DNA随机突变技术

蛋白质体外分子进化是模拟自然的进化过程,利用基因随机突变和定向筛选（选择）技术,以获得具有预期新功能的突变体分子。虽然体外进化近几年才产生,但已成为医药和工业领域中筛选具有特殊催化性质的酶的最重要的方法之一。ＤＮＡ随机突变技术是蛋白质体外分子进化研究的基础,本文将对几种最重要的突变方法：倾向错误的ＰＣＲ、ＤＮＡ重排、模板交错延伸反应和随机延伸突变的原理和应用等加以介绍。     

系统生物学与细胞发生系统动力学

系统生物学是系统理论和实验生物技术、计算机数学模型等方法整合的生物系统研究,系统遗传学研究基因组的稳态与进化、功能基因组和生物性状等复杂系统的结构、动态与发生演变等。合成生物学是系统生物学的工程应用,采用工程学方法、基因工程和计算机辅助设计等研究人工生物系统的生物技术。系统与合成生物学的结构理论,序列标志片段显示分析与微流控生物芯片,广泛用于研究细胞代谢、繁殖和应激的自组织进化、生物体形态发生等细胞分子生物系统原理等。     

适配体结合蛋白质靶标的亲和力表征方法及其在疾病诊断中的应用

核酸适配体是通过体外指数富集配体系统进化（SELEX）技术筛选获得,并能够和蛋白质靶标高特异性、高亲和力结合的单链寡核苷酸。核酸适配体不但具有抗体的识别特性,而且具有自己独特的优良性能,目前已应用于分析检验、食品安全和生物医药等各个领域。蛋白质具有多种多样的生物功能以及临床诊断价值。因此,核酸适配体针对蛋白质靶标并在蛋白质相关的基础研究领域受到广泛的关注。核酸适配体应用性能的优劣取决于与其靶标蛋白质的亲和力与特异性。本文主要综述核酸适配体对蛋白质靶标的亲和力表征方法,以及在药物研发、肿瘤检测、生物成像以及生物传感器方面的应用。     

脱氧核酶研究进展

使用体外分子进化技术,从一个人工合成的随机多核苷酸单链DNA库中筛选出具有酶活性的DNA分子,称为脱氧核酶. 目前已经筛选出具有RNA切割作用、DNA切割作用、金属螯合作用和过氧化物酶活性、DNA激酶活性以及DNA连接酶活性等多种催化功能的脱氧核酶. 特别是脱氧核酶10～23,无论在体外应用于RNA限制性内切酶,还是在生物系统内作为RNA水平上的基因失活剂,都具有很好的应用前景.     

复旦大学生物多样性科学研究所

正复旦大学生物多样性科学研究所(Institute of Biodiversity Science,Fudan University,简称IBSFU)成立于1996年;曾任所长有陈家宽教授和李博教授;现任所长为吴纪华教授。拥有生态与进化生物学系及多个研究和教学平台,包括生物多样性与生态工程教育部重点实验室(与北京师范大学联合)、上海崇明东滩湿地生态系统国家定位观测研究站和教育部上海崇明东滩河口湿地生物多样性与生态系     

天然免疫分子及其进化趋势

识别和抗御微生物感染是多细胞生物的本能。在进化关系很远的生物中,如人类和果蝇,甚至植物,都存在这种天然免疫识别和防御机能,表明许多宿主防御基因及其产物具有共同的古老的起源,但又存在结构和功能的多样性。本文描述了一些哺乳动物和昆虫中有关于免疫识别的蛋白并调查了其同系物的进化分布情况。分析证实了哺乳动物和昆虫的天然免疫系统重要结构和功能的多样性,列举了一些关于蛋白进化趋势的例子。     

蛋白质进化

《蛋白质进化》(ＰｒｏｔｅｉｎＥｖｏｌｕｔｉｏｎ)由Ｌ偄ｓｚｌ幃Ｐａｔｔｙ编著 ,1999年ＢｌａｃｋｗｅｌｌＳｃｉｅｎｃｅＬｔｄ出版 ,2 2 8页。　　随着基因和蛋白质测序信息的大量涌现 ,使分子和进化生物学发生了革命性变化 ,导致基因组学研究的迅速发展。新的基因 /蛋白质功能的可靠预测 ,需要对基因组和蛋白质测序信息进行复杂的计算分析 ,揭示出控制蛋白质结构和功能进化的原理。　　本书的目的是提供蛋白质进化原理的最新概述 ,并讨论可用于分析蛋白质进化史和预测构效关系的方法。蛋白质进化$上海文献情报中心@朱根娣 @赵泳根…     

酶分子体外定向进化的研究进展

分子体外定向进化是改造酶分子的新策略,它主要通过体外模拟自然进化机制,利用基因随机突变、重组和定向筛选技术,使进化过程朝着人们需要的方向发展。简要介绍了酶分子体外定向进化的发展历史,详细介绍了突变文库构建和筛选方法的最新研究进展及应用情况。     

基因表达与转录因子

单细胞生物经历漫长的过程进化为多细胞生物,胚胎的发育与分化则为此过程的缩影。由一个多向性的单细胞发育成一个具有复杂的、各种不同功能的多细胞个体,这就是分化。从进化和分化的角度而言,为节省能源又不失去必要的功能,细胞间出现了分工合作,每个细胞利用有限的...     

生物的进化型式

所谓进化型式就是在大的时间尺度(地质时间)上,生物的延续和变化的特征。而这些特征可以在进化树的形态上表现出来。进化树是生物进化在时间和空间上的延续、间断、分枝状态及其改变的速度等特征。因此研究进化型式就是研究进化树的形态。传统描述的进化型式概括起来主要有三种:一种是直道进化,伴随器官与功能的特化,指生物基本上沿一个“确定”的方向     

酶分子体外定向进化的研究方法*

酶分子体外定向进化不仅可大幅度提高酶分子的进化效率,短期内在实验室完成自然状态下需要千百万年的进化过程,还可使酶分子按照人们期望的特定目标进化,因此对酶工程今后的发展非常重要。本对酶分子体外定向进化的研究方法进行了归纳总结。     

人类活动对生物多样性的负面影响

生物多样性是指地球上所有生物种类及其功能关系的总和。它包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物多样性具有多方面的价值。 1)存在价值强调生物体的“活着”就是一种价值表现 ,生物个体的活着并不只是为了自己 ,同时也在为其它物种提供食物来源。2 )选择价值是指生物多样性具有一种潜在的进化优势 ,当自然选择的进化驱力偏向某一方向时 ,必然能够找出适宜这种进化驱力的个体 ,即“选择”出某种生物体完成自然进化。3)维持价值强调自然界的每一个物种都在为生态系统的稳定和平衡起着维持作用。某一物种的灭绝往往导致食物链断裂…     

核糖体展示及体外分子选择与进化

核糖体展示是20世纪90年代中期发展起来的一种简便而有效的体外分子选择与进化技术。它也是第一种完全在体外进行蛋白质或多肽分子选择与进化的方法。本主要概述了体外核糖体展示技术的建立基础、基本原理和技术特点等,并跟踪了目前该领域的最新研究进展和发展前景。     

国家自然科学基金委员会生命科学部1999年度资助重点科学基金项目一览表(23项)

项目名称负责人单位名称植物细胞信号转导中钙和CAMP信使上下游调控及作用机制武维华中国农业大学东亚植物区系中主要特征成分和重要类群的形成和发展吴征标中国科学院昆明植物研究所寄生蜂与寄主昆虫的协同进化符文俊中国科学院上海昆虫研究所沪嘉杭地区城镇发展的区域生态服务功能及调控机理王如松中国科学院生态环境研究中心细胞热应激的分子机理研究沈翎排中国医学科学院蛋白质不同层次结构的形成和生物活性的关系许根俊中国科学院上海生物化学研究所神经的运动控制及假肢控制信息源研究陈中伟上海医科大学糖皮质激素与NTFS在应激致…     

DNA改组技术在水蛭素实验进化中的应用

蛋白质的改造是生物工程的重大研究课题.由于结构和功能预测的不精确性,而使按照三维结构信息进行定位诱变往往达不到预期的目的.近年来,另一条改造蛋白质的途径有较大的发展,即在实验室条件下模拟生物分子的自然进化,通过变异和靶功能的选择来获得改进性能的蛋白质[1],此过程称为生物分子实验定向进化.DNA改组(DNAshuffling)是一种改造基因和蛋白质的有效实验进化技术[2].它是在体外进行基因随机片段的重组,从而增加基因的多样性,促使有利变异与不利变异分离,通过选择使有利变异得到优化组合[3].DNA改组包含3个步骤:基因的随机片段化,自身引发PCR和重组合PCR.经过DNA改组的突变体库有可能选择到性能更优的突变体.为进行亲和淘选,需将突变体展示在噬菌体的表面[4].     

酶的分子设计、改造与工程应用

酶工程的研究已经发展到分子水平 ,在体外通过基因工程、化学、物理等手段改造酶分子结构与功能 ,大幅提高了酶分子的进化效率和催化效率 ,生产有价值的非天然酶。对酶工程学若干“热点”和前沿课题的研究、应用进行了概述 ,分析了国际上酶工程研究及应用技术、手段、方法 ,包括体外分子进化、核酶和抗体酶的设计、酶分子的定向固定化技术、酶蛋白分子的化学修饰、融合酶、人工合成及模拟酶等技术 ,并展望了酶工程的技术进步和应用的新进展。     

为什么说人属于“单鞭毛生物”

传统的生物分类方法,是将地球上的生物分为原核生物和真核生物两大类,其中原核生物可以分为细菌和古菌;真核生物可以分为动物、植物和真菌。近年来对各种生物基因组的分析和比较表明,真核生物还可以分为单鞭毛生物和双鞭毛生物两大类,其中单鞭毛生物包括动物和真菌,双鞭毛生物包括植物和藻类。这种分类方法得到了一些分子特征性进化方式的有力支持,并且证明多细胞动物是从单细胞的领鞭毛虫进化而来的。