蛋白质的化学修饰

蛋白质种类繁多,结构各异,各有不同的功能,是生命活动不可缺少的重要角色,在疾病的治疗上有着广泛的应用。天然蛋白质在有其重要功能的同时,也有一些人们不希望有的缺点,如有抗原性,功能单一,半衰期太短等。为寻找理想的药用蛋白,人们试图对现有的蛋白质进行改造,这种改造主要有两种方式:一是通过基因工程的手段,改变蛋白质的编码基因,使蛋白质的氨基酸序列乃至空间结构发生改变,从而达到改变蛋白质性质和功能的目的;另一种方法是通过化学修饰来改变蛋白质的性质和生物学特性。虽然DNA技术     

蛋白质工程及其展望

一、蛋白质工程的产生及主要内容 人们在研究蛋白质结构与功能关系时,通常通过造成结构上的改变然后观测相应功能的改变,以弄清某一功能的结构基础,从而达到创造具有某些有经济效益的新性质的蛋白质。     

蛋白质工程和位点定向诱变

一、概述所谓“蛋白质工程”,就是人们通过对蛋白质结构和功能间规律的详细了解,按照人们预定的模式,人为地改变蛋白质结构,从而创造出有新奇性质蛋白质的过程。“蛋白质工程”是近几年出现的一门新兴学科,它     

蛋白质工程

蛋白质工程(Protein Engineering)也称蛋白质的定点突变(site-directed mutagenesis),指的是根据蛋白质结构研究结果,设计一个新蛋白质的氨基酸序列,通过修饰编码原蛋白质的DNA序列,最后创造出新的蛋白质的技术.蛋白质工程是基因工程与蛋白质结构研究互相融合的产物.这一技术开辟了一条改变蛋白质结构的崭新途径,使蛋白质和酶学研究与发展进入了一个新时期.改变蛋白质的结构是研究蛋白质结构与功能的传统方法,如天冬酸氨基甲酰转移酶活性     

寡核苷酸诱导的定点突变

蛋白质工程是生物技术中正在开发的一个新领域。由于它是一门从改变基因入手,制造新的蛋白质的技术学科,因此改变基因的方法就成为蛋白质工程的主要内容之一。 十年来由于重组基因和DNA序列分析方法得到成功,因此很多科学家的注意力都集中到研究DNA编码区域序列结构与功能的关系,发展了各种体内,体外突变方法。改变某一特定区域的DNA结构,用以确定DNA特定区域的功能。     

二硫键对蛋白质稳定性的作用

蛋白质工程是应用寡核苷酸定点突变的技术来修饰DNA,最早由Smith及其同事建立于70年代末。蛋白质技术应用非常广泛,如改变蛋白质的生物活性、特异性、稳定性等。对蛋白质稳定性的研究内容很丰富,采用的途径也较多,本文就二硫键在蛋白质稳定性方面的作用作一综述。     

理性设计提高蛋白质热稳定性的研究进展

通过理性设计提高蛋白质的热稳定性一直是当今计算生物学及蛋白质工程领域中的一个研究热点。与传统的定向进化的方法相比,该方法具有目的性强、效率高的优点,对扩大蛋白质的应用范围与探究蛋白质结构和功能的关系均具有重要意义。本文详细介绍了影响蛋白质热稳定性的因素,以及一些常用的通过理性设计来提高蛋白质的热稳定性的策略。由于影响蛋白质热稳定性的因素众多,并且众多因素之间还具有千丝万缕的联系,到目前为止研究人员还没有提出一个公认的适合于所有蛋白质的理性设计的策略,这也是现代计算生物学家及蛋白质工程学家们努力研究的一个重要方向。     

分子内分子伴侣机制的研究进展

在原核生物、真核生物及病毒中,一些蛋白质的折叠不符合Anfinsen原则,即依靠自身的氨基酸序列是不够的,还需一段被称为分子内分子伴侣(IMC)的肽段来协助折叠．根据机制不同,IMC可分为两类：第一类IMC引导成熟肽折叠为具有空间结构的蛋白质;第二类IMC协助成熟肽的多聚化而使其获得生物学功能．IMC能提供比分子伴侣更契合的结构,更有效地引导成熟肽折叠,是一种更优的折叠策略．研究IMC分子机制,不仅能够确定IMC上哪些残基的协同作用引导成熟肽折叠,而且可通过改变或修饰其侧链来改造成熟肽,拓展传统的蛋白质工程．     

蛋白质从头设计

１．概述重组ＤＮＡ、多肽合成等技术的发展导致了一门年轻分支学科——蛋白质工程的出现。由此人们认识和改造自然的能力得到了进一步的提高。蛋白质工程是人们通过基因工程的技术手段,来改造蛋白质分子,使其性质与功能更加符合人们的需要。这就需要人们在改造分子之前...     

细胞的信号接收和信号传输(2)

生物在不断变化的环境中保持内部状况的稳定,需要细胞具有感知这些变化且做出反应的能力。细胞接收和传输外部信号是由蛋白质分子执行的。通过特异结合另一个分子,或自身被修饰导致局部电荷改变,蛋白质分子可以改变形状,在"开"和"关"2种功能状态之间来回转换,相当于计算机中的0和1。改变了状态的蛋白质分子又可以使下游的分子改变状态,从而将信息传递下去,最后通过效应蛋白质分子功能的改变实现细胞对传入信号的反应。     

细胞的信号接收和信号传输(4)

生物在不断变化的环境中保持内部状况的稳定,需要细胞具有感知这些变化且做出反应的能力。细胞接收和传输外部信号是由蛋白质分子执行的。通过特异结合另一个分子,或自身被修饰导致局部电荷改变,蛋白质分子可以改变形状,在"开"和"关"2种功能状态之间来回转换,相当于计算机中的0和1。改变了状态的蛋白质分子又可以使下游的分子改变状态,从而将信息传递下去,最后通过效应蛋白质分子功能的改变实现细胞对传入信号的反应。     

细胞的信号接收和信号传输(3)

生物在不断变化的环境中保持内部状况的稳定,需要细胞具有感知这些变化且做出反应的能力。细胞接收和传输外部信号是由蛋白质分子执行的。通过特异结合另一个分子,或自身被修饰导致局部电荷改变,蛋白质分子可以改变形状,在"开"和"关"2种功能状态之间来回转换,相当于计算机中的0和1。改变了状态的蛋白质分子又可以使下游的分子改变状态,从而将信息传递下去,最后通过效应蛋白质分子功能的改变实现细胞对传入信号的反应。     

蛋白质糖基化工程

糖基化是蛋白质的一种重要的翻译后修饰,对蛋白质的结构和功能有重要影响。蛋白质糖基化工程是通过对蛋白质表面的糖链进行改造,从而改良蛋白质性质的一种技术。综述了蛋白质糖基化工程的原理、方法和应用。     

生物质谱在蛋白-蛋白相互作用研究中的应用

生物体中的蛋白质通常是通过与其它蛋白质相互作用来发挥功能,因此研究蛋白-蛋白相互作用对于阐明蛋白质的分子作用机理乃至细胞的生命过程具有重要意义。目前研究蛋白-蛋白相互作用的手段有多种,近年随着生物质谱技术的飞速发展,以质谱为工具来研究蛋白质相互作用的方法得到越来越广泛的应用。本文主要介绍利用质谱技术来研究蛋白质相互作用的方法,总结前人的一些研究成果并进行展望。     

脯氨酸对蛋白质热稳定性的贡献

单一氨基酸的置换可以改变酶的热稳定性。脯氨酸（Ｐｒｏ）残基在蛋白质结构及其热稳定性中具有特殊作用。它十分偏爱β－转折或无规卷曲结构,而很少出现在α－螺旋和β－折叠中。分析认为在改善酶热稳定性的蛋白质工程中,只要主链构象不发生骤变,则可在适当的β－转折或无规卷曲中引入Ｐｒｏ,通过其刚性的吡咯烷环,降低蛋白质去折叠时的骨架熵,从面使其周围的构象更合理。这一Ｐｒｏ理论（ｔｈｅ ｐｒｏｌｉｎｅ ｔｈｅｏｒ     

蛋白质工程：从定向进化到计算设计

定向进化通过建立突变体文库与高通量筛选方法,快速提升蛋白的特定性质,是目前蛋白质工程最为常用的蛋白质设计改造策略。近十年随着计算机运算能力大幅提升以及先进算法不断涌现,计算机辅助蛋白质设计改造得到了极大的重视和发展,成为蛋白质工程新开辟的重要方向。以结构模拟与能量计算为基础的蛋白质计算设计不但能改造酶的底物特异性与热稳定性,还可从头设计具有特定功能的人工酶。近年来机器学习等人工智能技术也被应用于计算机辅助蛋白质设计改造,并取得瞩目的成绩。文中介绍了蛋白质工程的发展历程,重点评述当前计算机辅助蛋白质设计改造方面的进展与应用,并展望其未来发展方向。     

蛋白质工程和蛋白质折叠

蛋白质一级结构决定着高级结构。蛋白质肽链在适宜条件下会自动卷曲形成其相应的高级结构,即自动发生蛋白质折叠,其自动发生的原因和过程仍不十分清楚,但是随着蛋白质工程的日益兴起,这些与折叠有关的问题也愈显重要,就此已有文章进行过讨论[1,2]。反之,如把新兴的蛋白质工程手段(尤其是基因定点诱变技术)应用来研究这些折叠问题,必将推动蛋白质折叠的研究。本文将就蛋白质折叠与蛋白质工程相互影响的一些例子进行讨论。     

基于氨基酸序列和模拟结构预测蛋白质稳定性的研究进展

稳定性是蛋白质重要性质之一,工业用蛋白质需要良好的稳定性,进化过程中蛋白质新功能的衍生也依赖于蛋白质的稳定性。提高蛋白质的稳定性,尤其是提高未知结构蛋白质的稳定性是一项非常具有挑战性的工作——传统的蛋白质改造方法如定向进化费时费力,传统的理性设计则难以被其他研究者复制。虽然目前有很多蛋白质稳定性预测工具,但这些预测工具大多都需要预先测定蛋白质的三维结构,因此结构未知的蛋白质的稳定性预测受到了限制。近年来,人们开发了一些利用蛋白质的氨基酸序列和模拟结构来预测突变对结构未知蛋白质稳定性影响的预测工具。介绍该方面的研究进展,以期为蛋白质工程研究提供参考。     

细胞的信号接收和信号传输(1)

生物要在不断变化的环境中保持内环境的稳定,需要细胞有感知这些变化并且做出反应的能力。细胞对外部信号接收和传输的任务是由蛋白质分子执行的。通过特异结合另一个分子,或者自身被修饰导致局部电荷改变,蛋白质分子可以改变形状,在"开"和"关"2种功能状态之间转换,相当于计算机中的0和1。改变了状态的蛋白质分子又可以使下游的分子改变状态,从而将信息传递下去,最后通过效应蛋白质分子功能的改变实现细胞对传入信号的反应。     

蛋白质工程与生化制药

蛋白质类生化药物,如L-天门冬酰胺酶、激肽释放酶、尿激酶、细胞色素C、胰岛素等,在临床应用上具有针对性强、毒副作用小、疗效好、容易为人体吸收和代谢等特点;但它们往往稳定性差易变性,而失去生物活性。异体蛋白具有抗原性而引起过敏反应等不足,因此人们一直希望能得到比天然蛋白质性能更为优良的蛋白质类生化药物,以便更好地为人类健康服务。 获得更为良好的蛋白质有以下四种方法:1.随机的基因突变、诱变种的筛选来获得新的蛋白质。但是,这种方法受到许多限制,特别是当要求改变蛋白质分子中某一特定的残基或区域是难以控制的;2.用化学修饰方法改良蛋白质的某些性能,这种方法已经取得了不少可喜的成果,但这种方法还是有很大局限性的,往往不易按人们的意愿来