蛋白质工程-绪论2014
蛋白质工程重点
一、名词解释1、蛋白质工程（Protein Engineering）——以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求的工程技术。
2、结构模体（supersecondary structure，motif）——介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构,指相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构的构件（block building），其基本形式有αα、βαβ和βββ等。
3、结构域（domain）——是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体。
4、蛋白质的折叠(protein folding)——从体内新生的多肽链或体外变性的多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性蛋白质的过程。
5、分子伴侣（molecular chaperone）——一大类相互之间没有关系的蛋白质，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的组装和卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组成部分。
6、晶胞(Unit cell)——空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体），是晶体结构的最小单位。
7、核磁共振现象（nuclear magnetic resonance ，NMR）——指核磁矩不为零的核，在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂(Zeeman splitting)，共振吸收某一特定频率的射频辐射（radio frequency, RF）的物理过程。
8、化学势（位）移（）——在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。
9、耦合常数（J）——由于自旋裂分形成的多重峰中相邻2峰间的距离。
《蛋白质工程绪论》PPT演示课件
（3）pro工程与细胞工程
细胞工程是指以细胞为单位，在细胞和亚细胞 水平上有目的地进行遗传操作，通过细胞融合、核 移植等方法，培养出人们需要的新物种，克服了源 远杂交的局限性。
目前，细胞工程技术已为pro工程提供了改良 性状的微生物细胞以及稳定的动植物细胞系，以便 更好的生产pro；另外，细胞工程可通过细胞融合、 转基因技术改变生物的遗传性状或实现新型生物的 构建，进而为pro的生产提供更多良好的载体。
二、 pro工程的程序
筛选纯化需要改造的目的蛋白，研究其特性 常数等；
制备结晶，并通过aa测序、X射线晶体衍射 分析、核磁共振分析等研究，获得pro结构 与功能相关的数据；
结合生物信息学的方法对pro的改造进行分析
由aa序列及其化学结构预测pro的空间结构， 确定pro结构与功能的关系，进而从中找出可 以修饰的位点和可能的途径；
1932年，英国化学家Krebs等提出合成尿素的鸟氨 酸循环多酶反应途径。 1937年，Krebs公布了三羧酸循环的研究成果。 1940年，德国生化学家Embclen和Megerbof公布 了糖酵解途径。随后，脂肪酸氧化和核苷酸代谢途 径也相继被阐明。 同时期，我国生物化学家吴宪等提出pro变性学说。
2、pro的结构、功能设计和预测 pro分子设计按照被改造部位的多寡分为 三种类型：
“小改”：对已知结构的pro进行几个残基的替换 来改善pro的结构和功能；
“中改”：对天然pro分子进行大规模地肽链或结 构域替换以及对不同pro的结构域进行拼接组装；
“大改”，即在了解pro结构和功能的基础上，从 pro一级结构出发，设计自然界不存在的全新pro。
➢蛋白质工程是指通过蛋白质化学、蛋白质晶 体学和动力学的研究，获取有关蛋白质物理和 化学等各方面的信息，在此基础上利用生物技 术手段对蛋白质的DNA编码序列进行有目的 的改造并分离、纯化蛋白质，从而获取自然界 没有的、具有优良性质或适用于工业生产条件 的全新蛋白质的过程。
蛋白质工程重点
一、名词解释1、蛋白质工程（Protein Engineering）——以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求的工程技术。
2、结构模体（supersecondary structure，motif）——介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构,指相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构的构件（block building），其基本形式有αα、βαβ和βββ等。
3、结构域（domain）——是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体。
4、蛋白质的折叠(protein folding)——从体内新生的多肽链或体外变性的多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性蛋白质的过程。
5、分子伴侣（molecular chaperone）——一大类相互之间没有关系的蛋白质，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的组装和卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组成部分。
6、晶胞(Unit cel l)——空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体），是晶体结构的最小单位。
7、核磁共振现象（nuclear magnetic resonance ，NMR）——指核磁矩不为零的核，在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂(Zeeman splitting)，共振吸收某一特定频率的射频辐射（radio frequency, RF）的物理过程。
8、化学势（位）移（ ）——在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。
9、耦合常数（J）——由于自旋裂分形成的多重峰中相邻2峰间的距离。
《蛋白质工程》教学大纲
《蛋白质工程》教学大纲二、课程目的和任务本课程系统介绍蛋白质工程领域的相关基础知识、主要方法和技术以及该方面的最新进展与具有典型意义的研究实例。
通过学习本课程，使学生掌握蛋白质工程科学的基本原理、基础知识、基本技能，熟悉从事蛋白质科学与工程研究的主要方法和技术，了解蛋白质工程领域的研究方向与最新科技成果，为日后从事蛋白质科学以及相关生命科学领域的科学研究与生产实践打下理论基础。
三、本课程与其它课程的关系本课程与生物化学、细胞生物学、微生物学、有机化学及相关实验课程密切相关，应先修以上课程。
四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）绪论（2学时）1、主要内容蛋白质的生物学意义；蛋白质化学与蛋白质工程。
2、重点蛋白质的生物学意义；蛋白质工程的基本概念。
3、教学要求了解蛋白质的生物学意义以及蛋白质工程的基本概念、主要内容。
理解并掌握蛋白质工程的主要概念与研究内容。
按照学生对本章节知识点应达到的了解、理解、掌握等层次列出。
（二）蛋白质结构基础（10学时）1、主要内容蛋白质的结构生物学；蛋白质结构的基本组件；蛋白质结构的组织和主要类型；蛋白质空间结构的形成；蛋白质结构与蛋白质工程关系。
2、重点蛋白质结构多样性和复杂性；结构特点与蛋白质功能机理的密切关系。
3、教学要求了解蛋白质结构具有极大的多样性和极高的复杂性，构成蛋白质功能多样性的结构基础，蛋白质结构研究方面的最新科研成果；理解这些结构特点与丰富多彩的蛋白质功能机理的密切关系；掌握蛋白质结构特别是三维结构知识和不同蛋白质分子结构之间存在的共同特征。
（三）蛋白质分子设计（8 学时）1、主要内容蛋白质分子设计的基本原理；蛋白质结构分子设计；全新蛋白质设计。
2、重点蛋白质分子设计的基本概念及主要理论基础。
3、教学要求了解蛋白质设计的主要理论基础与核心内容，以及一些最新的蛋白质分子设计成果与设计特点；理解和掌握蛋白质分子设计的基本概念；以及与蛋白质结构方面的基本关系。
蛋白质工程
二. 分子遗传学 蛋白质工程需要具有作为改造对象的蛋白 质的克隆化的基因, 质的克隆化的基因,然后对该基因进行基因定位 修饰, 再设法将改造后的基因进行高效表达, 修饰 , 再设法将改造后的基因进行高效表达 , 这 些工作正好是分子遗传学研究的主要内容。 些工作正好是分子遗传学研究的主要内容。
近年来由于基因工程技术有了较大的改 目的蛋白质的表达量已由原来的0.1 mg/L 进,目的蛋白质的表达量已由原来的 目的蛋白质的表达量已由原来的 左右提高到1～ 左右的水平,个别目的 左右提高到 ～2 mg/L左右的水平 个别目的 左右的水平 蛋白质的表达量可达到10 g/L的水平。此外 的水平。 蛋白质的表达量可达到 的水平 此外, 寡核苷酸合成技术的快速发展还可在此基础 上进行有效的基因定位修饰,包括定点突变 包括定点突变、 上进行有效的基因定位修饰 包括定点突变、 盒式突变技术的应用使得蛋白质工程具有良 好的发展前景。 好的发展前景。
四. 蛋白质动力学 蛋白质晶体学只提供结晶状态下即蛋白质在 相对静止状态下结构。 相对静止状态下结构。 蛋白质动力学则不同,它要解决的最主要问 蛋白质动力学则不同 它要解决的最主要问 题包括:(1)一维多肽链在水溶液中是如何折叠 题包括 一维多肽链在水溶液中是如何折叠 成二维乃至蛋白质的高级结构?(2)蛋白质在作 成二维乃至蛋白质的高级结构 蛋白质在作 用时它的三维结构又是如何发挥其活性的? 用时它的三维结构又是如何发挥其活性的 只 有深刻了解了这些问题后才能设计出有效的基 因水平改造计划。 因水平改造计划。
蛋白质工程
第一节 蛋白质工程: 一. 蛋白质工程: 改造基因、改造蛋白、改造生命 改造基因、改造蛋白、 基因工程技术可以随意创造出新的产品甚至 新的物种。在基因工程技术基础上结合80年代初 新的物种。在基因工程技术基础上结合 年代初 期涌现的蛋白质晶体学和计算机技术,则诞生了 期涌现的蛋白质晶体学和计算机技术 则诞生了 第二代基因工程──蛋白质工程,可见蛋白质工 ──蛋白质工程 第二代基因工程──蛋白质工程 可见蛋白质工 程是生物工程领域中新兴的一门学科。 程是生物工程领域中新兴的一门学科。 概述
蛋白质工程重点
一、名词解释1、蛋白质工程(Protein Engineering)——以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求的工程技术。
2、结构模体（supersecondary structure,motif）-—介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构，指相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体,并充当三级结构的构件(block building），其基本形式有αα、βαβ和βββ等。
3、结构域（domain）——是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区,它是相对独立的紧密球状实体。
4、蛋白质的折叠(protein folding）—-从体内新生的多肽链或体外变性的多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性蛋白质的过程。
5、分子伴侣（molecular chaperone)-—一大类相互之间没有关系的蛋白质，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的组装和卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组成部分。
6、晶胞（Unit cel l）-—空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体)，是晶体结构的最小单位.7、核磁共振现象(nuclear magnetic resonance ，NMR)--指核磁矩不为零的核,在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂(Zeeman splitting），共振吸收某一特定频率的射频辐射（radio frequency，RF)的物理过程.8、化学势（位）移( )—-在有机化合物中,各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置)共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移,这种现象称为化学位移。
9、耦合常数（J)——由于自旋裂分形成的多重峰中相邻2峰间的距离.用以表征2核之间耦合作用的大小，单位赫兹Hz.10、蛋白质组（proteome）--一个基因组、一种生物或一种细胞/ 组织所表达的全套蛋白质。
蛋白质工程第一章
第一章 绪论
• 一、蛋白质工程定义
• 蛋白质工程定义：以蛋白质分子的结构规律及其 生物功能的关系作为基础，通过化学、物理和分 子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现 有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以 满足人类对生产和生活的需求。 • 工程化：理念——设计——制造——功能实现
The Nobel Prize in Physics 1914
"for their theories, developed independently, concerning the course of chemical reactions"
Max von Laue Germany Frankfurt University Frankfurt-on-the Main, Germany 1879 - 1960
• 在 pI 时， AA 在电场中既不向正极也不向负 极移动，即处于两性离子状态。
Ka1*Ka2=……
侧链不含离解基团的中性AA pI
= (pK’1 + pK’2 )/2
甘 氨 酸 滴 定 曲 线
• • • •
对于侧链含有可解离基团的AA pI取决于两性离子两边pK’值的算术平均值 酸性AA：pI = (pK’1 + pK’R-COO- )/2 碱性AA：pI = (pK’2 + pK’R-NH2 )/2
蛋白质工程的产生：
20世纪80年代初，美国GENE公 司的Ulmer博士在Science上发表 了以“Protein Engineering”为题 的专论，首次明确提出了蛋白质 工程的概念，标志着蛋白质工程 的诞生。
第一节 蛋白质结构基础
一、常见氨基酸
(Amino Acid, AA, Aa, aa)
蛋白质工程
主要介绍内容： 主要介绍内容：
1.蛋白质的合成及结构的基础 1.蛋白质的合成及结构的基础 知识。 2.蛋白质分子设计。 2.蛋白质分子设计。 3.蛋白质分子改造。 3.蛋白质分子改造。
概述
蛋白质 在自然界中，构成生命最基础的物质有： 在自然界中，构成生命最基础的物质有： 蛋白质 最重要 核酸 最根本 多糖 脂类
非天然氨基酸导入
向蛋白质中导入非天然氨基酸的方法有着各 种形式的应用: 种形式的应用:
通过导入天然氨基酸类似物研究结构功能的相互关系 ；通过导入荧光探针进行局部的结构功能分析；创造可对 光等外部信号产生应答的蛋白质分子；通过导入荧光标记 的氨基酸进行蛋白质的定点标记。 当然非天然氨基酸的导入方面也存在着一些问题: 当然非天然氨基酸的导入方面也存在着一些问题:使用无细胞 翻译系统表达量低、氨酰-tRNA的制备过程复杂、导入非 翻译系统表达量低、氨酰-tRNA的制备过程复杂、导入非 天然氨基酸后蛋白质发生形变和失活等。
蛋白质分子改造
随机突变：主要采用羟胺等化学试剂的处 理或直接以UV光照射细胞进行人工诱变. 理或直接以UV光照射细胞进行人工诱变.然 后选择表现型。 实例: 实例:一种在工业生产中广泛应用的枯草杆 菌蛋白酶，通过菌体培养和表现型筛选成 功获得了适于低温的蛋白酶。
定点突变
定点突变技术是指以 蛋白质的功能，结构 及折叠机制等的详细 研究方法或人为地改 变其功能为目的，针 对编码该蛋白的基因， 在特定的位点引入突 变的方法 定点突变的引入应遵 守下列原则：合成带 有需引入突变序列的 寡核苷酸，使目的基 因的一条链与突变引 物退火，然后以该基 因为模板，利用有关 的合成全长基因，除 碱基替换外还可引入 缺失插入等效果
胰岛素的三级结构
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• 基因工程技术：基因突变技术和蛋白 质筛选系统
• 生物信息学
四、蛋白质工程的诞生
1、结构生物学：80年代，结构生物学揭示了蛋 白质分子的精确立体结构及其与复杂生物功能 的关系，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图； 2、分子遗传学：分子遗传学发展了以定位诱变 为中心的基因操作技术，为通过基因修饰蛋白质结构功能研究
合成寡核苷酸
克隆化基因 M13克隆
晶体结构模型
计算机辅助设计
突变体 分子性质及分子定向改造方案 分子测试性质
DAN序列 表达载体
p3
纯化突变型蛋白质
蛋白质结构测定
一级结构测定： •直接法：直接测定多肽链的氨基酸顺序。 •间接法：从编码蛋白质的基因的核苷酸顺序来推导
蛋白质的氨基酸顺序。
三级结构测定： •X-射线晶体衍射——研究处在晶体状态下的蛋白质 的空间结构 •核磁共振(NMR)光谱——研究处在溶液状态的蛋白
质的结构。
X-射线衍射技术：
用于蛋白质及核酸三维结构的确定，至今已有数 百种蛋白质的结构被确定。
（二）蛋白质工程的操作方法 及相关技术
• 生物化学
• 结构分子生物学
防御和进攻功能
The protein keratin （角蛋白） is the chief structural components of hair, scales, horn, wool, nails and feathers.
运动功能(Movement)
striated skeletal muscle cell
（五）蛋白质工程与生物信息技术
• 生物信息的收集、存储、管理和提供
• 基因组序列信息的提取和分析
• 功能基因组相关信息的分析
• 生物大分子的结构模拟和药物设计
• 蛋白质结构的预测
（六）其他相关技术 (p6)
• 蛋白质结构分析： X射线晶体学
• 氨基酸序列的测定 • 蛋白质的人工合成
X射线衍射仪 自动蛋白结晶仪
蛋白质工程
Protein Engineering
教学计划
• 绪论
• 第一章 蛋白质结构基础 • 第二章 蛋白质分子设计
• 第三章 蛋白质的修饰与表达
• 第四章 蛋白质的物理化学性质 • 第五章 蛋白质结构解析
• 第六章 生物信息学在蛋白质工程中的应用
• 第七章 蛋白质的分离纯化与鉴定 • 第八章 现代生物学技术在蛋白质工程中的应用
三、蛋白质工程的程序
（1）从生物体中分离纯化目的蛋白； （2）测定其氨基酸序列；
（3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能 地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;
（ 4 ）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化， 包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响； （5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变； （6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用
• 蛋白质基因克隆、表达、突变及活 性检测 • 限制性内切酶，DNA连接酶 • 质粒的构建，重组，转化，表达
蛋白质工程与基因工程的关系
蛋白质工程
实 质
通过改造基因，以定向 改造天然蛋白质，甚至 创造自然界不存在的蛋 白质 合成自然界不存在的 蛋白质
基因工程
将目的基因从供体转移 到受体细胞，并在受体 细胞中表达 只能生产自然界已存在 的蛋白质
（四）蛋白质工程与酶工程
• 大部分酶的化学本质是蛋白质
• 固定化酶及固定化细胞技术 • 生物反应器
你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质， 酶工程与蛋白质工程有什么区别？ • 酶工程：指将酶所具有的生物催化作用，借助
工程学的手段应用于生产、生活、医疗诊断和环 境保护等方面的一门科学技术。酶工程由酶制剂 的生产和应用两方面组成的，其应用主要集中于 食品工业、轻工业以及医药工业中。
是细胞原生质的主要组成成分，其与核酸 一起共同构成了生命的物质基础
概念：蛋白质是由α-氨基酸以肽键连接成 的多肽链组成的，具有较稳定的构象，并 具有一定的生物学功能的生物大分子。
温故知新 蛋白质的结构及其多样性
蛋白质多样性原因
①氨基酸种类不同，肽链结构不同
◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇ ◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎ ★-★-★-★-★-★-★-★-★-★ ②氨基酸数目成百上千，肽链结构不同
缺课3次以上取消考试资格
课 程 简 介
教材和教学参考书
教材：
《蛋白质工程》，汪世华
编著，科学出版社
绪
论
生物学
生物 化学 生物 生物 工程 技术 化学 工程学 工程
化学
新兴、前沿学科往往在学科交叉中产生
支撑生物技术的五大工程
基因工程
细胞工程
生物技术
酶工程 蛋白质工程
发酵工程
• 蛋白质工程
诱变蛋白质 T4溶Gly→Lys
Ala→Leu Met→Val
原定目标 构建二硫键 增加热稳定性 拓宽酶作用的 底物范围 提高抗氧化性能 提高抗氧化性能
结果 成功 成功
成功
胰蛋白酶 Gly→Ala 提高酶水解专一性 成功 β-内酰胺酶 Ser→Cys 验证Ser对该酶 成功 的重要性 β-干扰素 Cys→Ser 提高稳定性 成功 白细胞介素-2 Cys→Ser 提高产物活性 不成功 二氢叶酸还原酶 Asp→Asn 验证酶的活性 成功 中心还原酶
• 在功能基因开发的基础上对编码蛋白质 的基因进行改造 • 对制造出的蛋白质进行加工、修饰，如 糖基化、磷酸化
• 小改：
对已知结构的蛋白质进行几个残基的替换
• 中改：
对天然蛋白质分子进行大规模地肽链或结 构域替换 对不同蛋白质的结构域进行拼接组装
• 大改：
从蛋白质一级结构出发，设计自然界不存 在的全新蛋白质
• 第九章 蛋白质组学
• 第十章 蛋白质工程的应用
课 程 简 介
课程性质
专业必修课，32学时，2学分
适用对象：生物工程专业
先修课程
有机化学、生物化学、细胞生物学、微生物学、分子生
物学、基因工程
考试：平时成绩：30%
期末考试：70%
评分标准：课堂表现优秀者酌情加分，
考勤不到者1次扣10分；
蛋白质工程实例1——干扰素保存
天然的干扰素在体外保存相当困难。 如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸， 那么在—70℃的条件下，可以保存半年。
蛋白质工程实例2——工业用酶
许多工业用酶是在改变天然酶的特性后，才使 之适应生产和使用需要的。 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应 用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业 生产，这是因为工业生产中每一步的反应体系 中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度 较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失 活。
结 果
联 系
蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出 的第二代基因工程
（三）蛋白质工程与细胞工程
• 提供了改良性状的蛋白质生产载体：微生物，动 植物细胞系 • 细胞与组织培养技术、细胞融合技术、细胞拆合 技术、染色体改造及导入技术、基因转移技术 • 克服了远缘杂交的局限性，通过大规模培养增殖 获得大量产物
蛋白质自动测序仪
蛋白自动处理系统
蛋白质组学凝胶工作站
圆二色光谱仪
蛋白质工程的成果
1.基础研究方面:
酪氨酰tRNA合成酶是应用蛋白质工程技术 研究得比较深入的酶之一。该酶在ATP 存 在的条件下可催化酪氨酸活化──酪氨酸 转移到tRNA的3'末端形成酪氨酰tRNA
蛋白质工程的成果
2. 实际应用方面: 到目前为止尽管人类已经发现了数千 种酶,但是真正具有商业价值即每年销 售额可超过1000万美元的酶不过数十种
蛋白质工程是在基因工程的基础 上，延伸出来的第二代基因工程。
联系旧知识：
中心法则：
复 制 转录
复 制
翻译
DNA
逆转录
RNA
蛋白质
蛋白质工程流程
DNA合成 基因 DNA 转录 分子设计 氨基酸序列 多肽链 蛋白质 三维结构
预期功能
生物功能
mRNA
翻译
折叠
（二）蛋白质工程设计原理 (p3)
在知道需要改造的蛋白质的结构和功能 的基础上，通过理论的方法，提出蛋白 质改造的设计方案
蛋白质工程目前的现状
这两方面的融合，促进了蛋白质工程的诞生。
蛋白质工程与其他学科的关系
(p4)
• 发酵工程 • 基因工程 • 细胞工程 • 酶工程 • 生物信息技术
（一）蛋白质工程与发酵工程
• 优良稳定的工程菌株
• 微生物菌体大规模培养技术
• 蛋白质产品的分离纯化
（二）蛋白质工程与基因工程
• 对基因进行切割、拼接、重新组合
③氨基酸排列顺序千变万化，肽链结构不同
☆ -☆ - ○ -◎ -◇ -▲ - △ -● -□ -◎ - ○ -★ -■ -◇ -★ -◆ -◆ -□ ● -■ -◎ -○ - ☆ -○ -☆ -□ -◎ -▲ -★ -◆ -◇ -★ - ◇ -◆ - □ -△
④肽链空间结构千差万别，蛋白质种类不同
（三）蛋白质的功能 (p2)
以蛋白质的结构和功能为基础， 通过基因修饰或基因合成而改造现 存蛋白质或组建新型蛋白质的现代 生物技术 • 后基因组时代——蛋白质组研究
蛋白质工程
诞生：
1982年，Winter通过基因定点突变得到了改 性的酪氨酸tRNA合成酶 1983年，Ulmer在“Science”上发表以 “Protein Engineering” (蛋白质工程)为 题的专论，一般将此视为蛋白质工程诞生 的标志
（四）蛋白质结构与功能的关系
• 一级结构相似的蛋白质，其功能往往相似