酶工程蛋白质的改造.

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酶工程与蛋白质工程

酶工程与蛋白质工程

酶工程与蛋白质工程酶工程与蛋白质工程是现代生物技术的重要领域,它们以分子水平为基础,通过基因工程技术来改造酶和蛋白质。

酶工程主要研究酶的结构与功能关系以及酶催化反应机理,以此来优化酶的性质和功能;而蛋白质工程则致力于蛋白质的高表达、纯化和改造,进而实现分子水平的控制和利用。

两者交叉融合,共同应用于工业、医药、环保和食品等各个领域,促进了生物技术的发展和推广。

一、酶工程简介酶是一种生物催化剂,具有极高的选择性和催化效率。

酶工程旨在通过对酶的分子结构和催化机理的研究,优化酶的性质和功能,使其在特定条件下能够更高效地催化反应。

比如,通过改变酶的氨基酸序列,可以实现酶催化活性和稳定性的提高。

再比如,通过引入新的催化中心或变异剂,可以改变酶的底物特异性和反应特性。

这些优化方法可以显著提高酶的效率和选择性,为实现工业生产和科学研究提供了有效手段。

酶工程的具体步骤如下:1. 酶的筛选和分离。

这个步骤是酶工程的基础,通常需要从自然界中分离出能够催化特定反应的酶。

现代酶工程技术一般采用高通量筛选法,通过分子筛、高速离心、色谱法等方法来分离出酶的纯品。

2. 酶的分子结构分析。

这个步骤是为了了解酶的分子结构和功能关系,找到优化方案的基础。

目前,常用的酶的分析方法有X射线晶体学和核磁共振法。

3. 酶的基因工程改造。

通过基因工程技术,改变酶的氨基酸序列和三维结构,使其获得更高的活性和稳定性。

常用的方法有扩展、交换和修饰等方法。

4. 酶的活性和特性检测。

通过活性酶测定、底物特异性、pH和温度对酶催化反应的影响等方法来检测酶的改造效果。

5. 酶的产量提高。

通过使用表达载体、调节生产菌株的生长条件等方法,使酶的产量达到最高。

二、蛋白质工程简介蛋白质工程是将目标蛋白基因从生物体内放大、纯化、定位和表达,以达到高效率和高纯度的目的。

主要应用于药物研发、工业化生产、分子诊断和分子工业等领域,对于制造可溶性蛋白、表达蛋白、纯化蛋白和修饰蛋白等方面都发挥着重要作用。

蛋白质与酶的工程改造技术及其应用

蛋白质与酶的工程改造技术及其应用

蛋白质与酶的工程改造技术及其应用蛋白质是构成生物体细胞的基本结构单元,对于生命活动的各种过程都具有重要的作用。

酶则是生物体内催化反应的重要媒介,通过发挥催化活性加速生命过程,维持了细胞的生存。

传统的酶工程技术主要将重点放在酶的分离和纯化上,但是这种方法成本高、效率低,对于大规模生产和应用场景并不适用。

随着现代生物技术的不断发展,蛋白质与酶的工程改造技术不断更新,为生物制药、酶催化反应等领域提供了新的解决方案。

本文将介绍蛋白质与酶的工程改造技术及其应用。

一、蛋白质工程改造技术1.点突变技术点突变技术是将蛋白质基因的某个碱基或氨基酸序列进行改变,从而使其具有不同的功能、活性或特定的理化性质。

这种技术在人类疾病治疗、新型药物研发、工业酵素等领域有着广泛的应用。

例如,通过点突变技术可以将普通抗体转化为更强力、更稳定的人源化抗体,提高其在治疗上的效果;也可以将酵素的催化速率、热稳定性等进行调整,以适应特定的工业需求。

2.融合蛋白技术融合蛋白技术是将两个或多个不同蛋白质结构域进行连接,形成一个新的分子,从而具有多种不同的功能。

融合蛋白技术不仅可以产生新的蛋白质,还可以对原有蛋白质的稳定性、性质等进行调整。

例如,通过将大肠杆菌外膜蛋白(OmpA)与绿色荧光蛋白(GFP)进行融合,可以得到具有膜定位与荧光表达功能的融合蛋白,用于生物成像和药物靶向测定等领域。

3.点突变与融合蛋白技术的结合将点突变和融合技术相结合可以使得蛋白质的活性和稳定性得到双重提升。

例如,通过将发酵产物氨基酸脱羧酶(ADC)与乙醇磷酸酸转移酶(EPAT)进行融合,并进行点突变,可以得到具有更高催化效率和稳定性的蛋白质。

二、酶工程改造技术酶催化反应是生物科学和化学领域中的重要研究内容,具有广泛的应用前景。

酶工程改造技术可以通过改变酶的氨基酸组成、酶的整体结构、酶的环境条件等,调节酶的催化效率和稳定性,达到增强酶活性、改进反应过程、提高酶的选择性等目的。

有关“蛋白质与酶工程”课程实验的改革尝试和思考

有关“蛋白质与酶工程”课程实验的改革尝试和思考

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点 和 存 在 的 实 际 问 题 , 实 现 人 、 、 和 在 财 物 实 验 室 空 间等 教 学 资 源ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 中 统 一 管 理 的 基
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调 试 安 装 等 。 次 , 实 验 进 程 中通 过 实 其 在 对 课程 实 验教 学 改革 , 好 的 造就 一 批具 有 理 通 过 课 程 体 系 重 新 构 建 , 前 期 实 验 的 基 验 教 学 辅 导 员 的 帮 助 , 学 生 实 验 进 行 更 在 论 基 础 扎 实 、 作 能 力 强 、 应 社 会 发 展 需 础 上 , 化实 验 教 学 内 容 , 重实 验 结 果 的 过 程 重 点 监 控 ,及 时 帮 助 学 生 发 现 、 操 适 优 注 分
科 教 研 究
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蒋承 建 杜丽 琴 武波 ( 西 大 学 生 命 科 学 与 技 术 学 院 南 宁 5 00 4) 广 0 3
摘 要 : 蛋 白 质 与 酶 工 程 ” 程 实 验 课 是 生 物 技 术 和 生 物 工 程 专 业 本 科 学 生 实 践 教 学 的 重 要 组 成 部 分 。 据 “ 白 质 与 酶 工 程 ” 程 “ 课 依 蛋 课 实 验 设 置 的 特 点 , 过 优 化 实 验 模 块 的 选 择 、 进 课 程 实 验 的 教 学 方 式 明 确 课 程 实 验 的 要 求 和 量 化 课 程 实验 的 考 核 标 准 等 改 革 举 措 , 通 改 全 面提 高 本 科 学 生 的 实 验 操 作 能 力 , 一 步培 养 学 生 的 团 队 合 作 意 识 , 实验 结 果 总 结 的 基 础 上 , 进 在 强化 学 生 的 科 学 素 养 培 养 。 过 理 论 和 通 实 践 的互 相 结 合 , 得 了良 好 的 实 验 教 学 效 果 , 探 索 优 化 培 养 2】 纪 生 物 学 专 业 应 用 型人 才 的培 养 模 式提 供 了新 的 经 验 总 结 和 参 考 。 获 为 世 关键 词 : 实验 模 块 课 程 实验 科 学 素 养 教 学 方 式 中图分 类号 : Q81 4 文 献标 识 码 : A 文章编 号 : 7 —9 9 ( O1 ) lb-0 3 -0 l 3 5 2 1o () 0 5 2 6 7

蛋白质工程介绍如何通过蛋白质工程改善蛋白质的性质和功能

蛋白质工程介绍如何通过蛋白质工程改善蛋白质的性质和功能

蛋白质工程介绍如何通过蛋白质工程改善蛋白质的性质和功能蛋白质工程是一门旨在通过改变蛋白质的结构和功能来满足特定需求的科学领域。

通过蛋白质工程,可以改善蛋白质的性质和功能,从而应用于生物医药、工业生产等领域。

本文将介绍蛋白质工程的原理和方法,以及其在蛋白质性质和功能改善方面的应用。

一、蛋白质工程的原理和方法1.1 定点突变定点突变是蛋白质工程中常用的方法之一,通过人为改变蛋白质的氨基酸序列,使其具备新的性质和功能。

这种方法可以通过DNA重组技术来实现,即将目标蛋白质的编码基因进行特定修改,以获取所需的突变蛋白质。

1.2 蛋白质重组蛋白质重组是通过将目标蛋白质的基因导入到其他生物表达系统(如细菌、酵母、昆虫细胞或哺乳动物细胞)中,利用其表达和大规模生产能力来制备目标蛋白质。

这种方法可以通过调节表达系统的条件来改善蛋白质的产量和纯度,从而实现对蛋白质性质和功能的调控。

1.3 结构改造结构改造是指通过人工设计和改变蛋白质的三维结构,从而改变其性质和功能。

这种方法可以通过模拟计算、蛋白质折叠和细胞内修饰等方式来实现。

结构改造可以使蛋白质具备新的结构域或功能模块,从而扩展其应用领域。

二、蛋白质工程对蛋白质性质和功能的改善2.1 增强稳定性蛋白质工程可以改变蛋白质的结构,从而增强其在不同环境条件下的稳定性。

例如,通过定点突变或结构改造,可以增加蛋白质的热稳定性或耐酸碱性,使其更适用于工业生产或医药应用中。

2.2 改善特异性蛋白质工程还可以改善蛋白质的特异性,使其更加准确地与目标分子结合。

通过定点突变或结构改造,可以调控蛋白质与底物或配体的亲和力,从而实现对特定分子的选择性识别。

2.3 提高活性蛋白质工程可以通过改变蛋白质的结构和氨基酸序列,提高其生物活性和催化能力。

例如,通过定点突变或结构改造,可以增加酶的催化效率、选择性和稳定性,从而推动相关生物反应的进行。

2.4 扩展功能蛋白质工程可以通过改变蛋白质的结构和功能模块,赋予其新的功能。

蛋白质与酶工程

蛋白质与酶工程

蛋白质与酶工程重点1.蛋白质工程:以蛋白质结构与功能关系的知识为基础,通过周密的分子设计,把蛋白质改造为合乎人类需要的新的突变蛋白质。

2.酶工程:从应用的目的出发研究酶,就是在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质,将相应的原料转化成有用的物质的技术,是生物工程的重要组成部分。

3.酶工程根据酶工程研究方法分为:1)化学酶工程:通过对酶的化学修饰或固定化处理,改善酶的性质以提高酶的效率和降低成本,甚至通过化学合成制造人工酶;2)生物酶工程:用基因重组技术生产酶,以及对酶基因进行修饰或设计新基因,从而生成能稳定,具有新的生物活性剂催化效率更高的酶。

4.蛋白质的融合:将编码一种蛋白质的部分基因重组到另一种蛋白质基因上,或将不同蛋白质基因的片段组合在一起,经基因克隆和表达产生新的融合蛋白。

5.蛋白质的融合的作用:1)用于表达产物的分离纯化;2)提高表达产物的溶解度;3)提高蛋白质稳定性。

6.蛋白质晶体学:利用X射线衍射技术,进行生物大分子结构研究的工程,是结构生物学的一个重要组成部分。

7.生物大分子运动性的功能及意义:1)打开一个瞬时的通道;2)识别和调节(通过运动识别底物);3)催化;4)信息传递。

8.定点突变:通过分子克隆手段定点的改变特定基因的局部核苷酸序列,通常被用来研究蛋白质的功能结构以及用于目的蛋白的改造。

9.盒式突变:又称片段取代法,利用目标基因序列中适当的限制酶切位点,插入各种的突变DNA片段,用以取代目标基因中特定的DNA片段。

10.酶工程的研究范围:1)各类自然酶的开发和生产;2)酶的分离纯化和鉴定技术;3)固定化技术;4)利用其他的生物技术领域交叉渗透;5)多酶反应器的研制和应用。

11.酶的稳定性和稳定化:(一)引起酶失活的原因:1)酶的活性中心一些特定氨基酸残基被化学修饰,使酶活性丧失(微观);2)外部环境的影响,酶活性中心出现空间障碍,使其不能与底物结合;3)酶的高级结构发生变化(螺旋、折叠发生变化);4)多肽链的断裂(很强烈);(二)酶的稳定化:1)低温保存(酶的本身不易变性,不易使其他酶把目的蛋白降解);2)添加盐类(高浓度(NH4)2SO4);3)添加底物辅酶等配体;4)添加强变性剂(保护一级结构,使用时可复活);5)结晶化。

蛋白质与酶工程名词解释

蛋白质与酶工程名词解释

蛋白质与酶工程名词解释一、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与生物功能的关系为基础,通过有控制的修饰和合成,对现有蛋白质加以定向改造,设计、构建并最终生产出性能比自然界存在的蛋白质更加优良、更加符合人类社会需要的新型蛋白质。

2.蛋白质分子设计(Protein Molecule Design):从分子、电子水平上,通过数据库等大量实验数据,结合现代量子化学方法,通过计算机图形学技术等设计新的分子。

3.亲和标记/亲和标记试剂(Affinity Labeling /reagent):试剂对蛋白质分子中被修饰部位的专一性修饰,为亲和标记或专一性的不可抑制作用。

(亲和标记试剂,不仅具有对被作用基团的专一性,而且具有对被作用部位的专一性,即试剂作用于被作用部位的某一基团,而不与被作用部位以外的同类基团发生作用。

这类修饰试剂也被称为位点专一性抑制剂)4.定向进化(Directed Evolution):在较短时间内完成漫长的自然进化过程(突变、重组和筛选),有效地改造蛋白质,使之适合于人类的需要,这种策略只针对特定的蛋白质的特定性质,因而被称为定向进化。

5.DNA改组技术(DNA Shuffling):是指DNA分子的体外重组,是基因在分子水平上进行有性重组,通过改变单个基因原有的核苷酸序列,创造新基因,并赋予表达产物以新功能。

DNA家族改组技术(DNA Family Shuffling):是以来自不同种属的同源基因作为重排对象进行DNA改组操作的技术。

该技术打破不同种、属间的遗传界限,利用同源基因之间的同源序列进行DNA改组6.超滤(Ultrafiltration):利用压力或离心力使溶液中的小分子物质通过超滤膜,而大分子则被截留,一次实验就可以将蛋白质混合物分为分子大小不同的两部分的分离方法。

7.亲和层析(Affinity Chromatography):是利用蛋白质与配体专一性识别并结合的特性而分离蛋白质的一种层析方法。

蛋白质工程与生物技术

蛋白质工程与生物技术近年来,随着生物技术的飞速发展,蛋白质工程作为一种重要的技术手段,受到了广泛的关注和应用。

蛋白质工程是通过基因重组技术对蛋白质的结构、功能和表达进行有效改造的过程,是利用生物技术手段对蛋白质进行研究和应用的重要方法。

一、蛋白质工程的基本原理蛋白质工程基于对蛋白质的结构和功能的深入了解,通过改变蛋白质的基因序列,改造了蛋白质的结构和功能。

蛋白质工程的基本原理主要包括以下几个方面:1.基因克隆与重组:首先需要对目标蛋白质的基因进行克隆,然后通过重组技术将目标基因与表达载体进行连接,形成重组DNA。

2.表达与纯化:将重组的DNA导入到宿主细胞中进行表达,随后通过蛋白质纯化技术得到目标蛋白质。

3.蛋白质结构改造:通过对目标蛋白质基因的序列进行修改、插入或删除等操作,改变蛋白质的结构和功能。

4.功能评估与应用:对改造后的蛋白质进行功能评估和应用研究,包括酶的催化活性、抗体的特异性、蛋白质的亲和性等。

二、蛋白质工程的主要应用领域蛋白质工程技术在许多领域都有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1.药物研发:蛋白质工程技术可以用于生产重组蛋白质药物,如重组人胰岛素、重组人免疫球蛋白等。

通过蛋白质工程技术,可以提高药物的稳定性、效力和生物相容性,为新型药物的研发提供了新的途径。

2.酶工程:蛋白质工程技术可以用于改善酶的催化性能,如提高酶的活性、稳定性和选择性等。

这对于工业生产中的酶催化反应具有重要意义,可以提高反应效率、降低生产成本。

3.植物育种:通过蛋白质工程技术,可以将外源基因导入到作物中,实现对作物的功能改造。

例如,通过导入抗虫基因,提高作物的抗虫性能,降低农药的使用量;通过导入耐盐碱基因,提高作物的耐盐碱性能,改善耕地质量。

4.生物能源开发:蛋白质工程技术可以用于改造微生物,提高其产氢、产乙醇等生物能源的效率。

通过优化微生物的代谢途径和基因表达,可以实现对生物能源生产过程的控制和提高。

5.蛋白质结构与功能研究:蛋白质工程技术可以通过改变蛋白质的结构和功能,深入研究蛋白质的结构与功能关系。

蛋白质与酶工程

蛋白质与酶工程重点1.蛋白质工程:以蛋白质结构与功能的关系研究为基础,利用基因工程技术或化学修饰技术对现有蛋白质加以改造,组建成新型蛋白质的现代生物技术。

2.酶工程:利用酶、细胞器或细胞的特异催化功能,通过适当的反应器工业化生产人类所需产品或达到某种特殊目的的一门技术科学。

3.酶工程研究的主要内容:1)化学酶工程2)生物酶工程3)固定化酶与细胞4)酶反应器与传感器5)酶的非水相催化4.蛋白质的融合:将编码一种蛋白质的部分基因重组到另一种蛋白质基因上,或将不同蛋白质基因的片段组合在一起,经基因克隆和表达产生新的融合蛋白。

5.蛋白质的融合的作用:1)用于表达产物的分离纯化;2)提高表达产物的溶解度;3)提高蛋白质稳定性。

6.蛋白质晶体学:利用X射线衍射技术,进行生物大分子结构研究的工程,是结构生物学的一个重要组成部分。

8.定点突变:通过分子克隆手段定点的改变特定基因的局部核苷酸序列,通常被用来研究蛋白质的功能结构以及用于目的蛋白的改造。

10.酶工程的研究范围:1)各类自然酶的开发和生产;2)酶的分离纯化和鉴定技术;3)固定化技术;4)利用其他的生物技术领域交叉渗透;5)多酶反应器的研制和应用。

11.酶的稳定性和稳定化:(一)引起酶失活的原因:1)酶的活性中心一些特定氨基酸残基被化学修饰,使酶活性丧失(微观);2)外部环境的影响,酶活性中心出现空间障碍,使其不能与底物结合;3)酶的高级结构发生变化(螺旋、折叠发生变化);4)多肽链的断裂(很强烈);(二)酶的稳定化:1)低温保存(酶的本身不易变性,不易使其他酶把目的蛋白降解);2)添加盐类(高浓度(NH4)2SO4);3)添加底物辅酶等配体;4)添加强变性剂(保护一级结构,使用时可复活);5)结晶化。

12.微生物作为酶源的优越性:1)容易获得酶需要的酶类;2)容易获得高产菌株;3)生产周期短;4)生产成本低;5)生产易管理;6)提高微生物产酶的途径比较多。

蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的研究与进展

蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的研究与进展蛋白质工程的研究与进展摘要: 蛋白质是生命的体现者,离开了蛋白质,生命将不复存在。

蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。

它所取得的进展向人们展示出诱人的前景。

关键词:蛋白质工程;研究;进展;蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领域的最新成就,它把核酸与蛋白质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。

蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代,为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。

1、蛋白质工程 1.1蛋白质工程的定义所谓蛋白质工程,就是利用基因工程手段,包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造,以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。

1.2蛋白质工程的由来蛋白质工程是在基因工程冲击下应运而生的。

基因工程的研究与开发是以遗传基因,即脱氧核糖核酸为内容的。

这种生物大分子的研究与开发诱发了另一个生物大分子蛋白质的研究与开发。

这就是蛋白质工程的由来。

它是以蛋白质的结构及其功能为基础,通过基因修饰和基因合成对现存蛋白质加以改造,组建成新型蛋白质的现代生物技术。

这种新型蛋白质必须是更符合人类的需要。

因此,有学者称,蛋白质工程是第二代基因工程。

其基本实施目标是运用基因工程的DNA重组技术,将克隆后的基因编码加以改造,或者人工组装成新的基因,再将上述基因通过载体引入挑选的宿主系统内进行表达,从而产生符合人类设计需要的“突变型”蛋白质分子。

这种蛋白质分子只有表达了人类需要的性状,才算是实现了蛋白质工程的目标。

1.3蛋白质工程的原理由于基因工程的发展,人们已经可以运用基因重组等理论和方法去设计并制造出预想的各种性能的蛋白质。

这种改变蛋白质的操作可以在蛋白质水平上,也可以在基因水平上。

如基因水平的改变,是在功能基因开发的基础上,对编码蛋白质的基因进行改造,小到可改变一个核苷酸,大到可以加入或消除某一结构的编码序列。

蛋白质工程的原理与应用

蛋白质工程的原理与应用1. 简介蛋白质工程是一门综合性学科,主要研究如何通过人工改变蛋白质的结构和功能,以满足特定需求或解决特定问题。

蛋白质工程在医药、生物工程、农业等领域具有广泛的应用前景。

2. 蛋白质工程的原理蛋白质工程的原理涉及蛋白质的结构与功能调控、分子克隆技术、突变体筛选等多个方面。

2.1 蛋白质的结构与功能调控蛋白质的结构与功能调控是蛋白质工程的核心内容之一。

通过改变蛋白质的氨基酸序列,我们可以调节蛋白质的结构以及与其他分子的相互作用,从而改变其功能。

常用的方法包括点突变、插入、删除等。

2.2 分子克隆技术分子克隆技术是蛋白质工程的基础,它可以将目标蛋白质的基因克隆到表达载体中进行进一步研究与改造。

分子克隆技术通常包括DNA的切割、连接、转化等步骤。

2.3 突变体筛选突变体筛选是蛋白质工程中的关键步骤,通过对大量突变体进行筛选,找到具有特定功能的蛋白质。

常用的筛选方法包括抗性筛选、功能筛选等。

3. 蛋白质工程的应用蛋白质工程的应用涉及多个领域,下面列举了一些主要的应用方向:3.1 药物研发蛋白质工程在药物研发中起到重要的作用。

通过对药物分子进行改造,可以增强其效果、减少副作用或提高药物的稳定性。

蛋白质工程在抗体药物、酶替代治疗等方面有广泛的应用。

3.2 酶工程酶工程是蛋白质工程的重要应用之一,通过改变酶的特性,可以用于生物催化、生物制剂生产等方面。

蛋白质工程可以改造酶的催化活性、热稳定性、底物特异性等性质,使其更适用于工业生产。

3.3 植物育种蛋白质工程在植物育种中也有一定的应用。

通过改造植物的蛋白质代谢途径,可以增强植物的抗病性、抗逆性以及产量等性状。

蛋白质工程对于优化农作物品质、改良农业种植方式具有重要意义。

3.4 工业应用蛋白质工程在工业领域有着广泛的应用。

例如,通过改造酶的特性,可以制备出更高效的催化剂,提高工业生产的效率。

此外,蛋白质工程还可以用于制备新型材料、优化工业酶的催化性能等。

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交错延伸法(StEP)
交错延伸(staggered extension process, StEP)是一种简化的DNA改组技术,它是在PCR 反应中,将含不同点突变的模板混合,随之进 行多轮变性、短暂复性及延伸反应,在每一轮 中,那些部分延伸的片段可以随机地杂交到含 不同突变的模板上继续延伸,由于模板转换而 实现不同模板间的重组,如此重复直至获得全 长基因片段,结果产生相间的含不同模板序列 的新生DNA分子。
1. DNaseI产生随机片段;
2. 随机片段变性;
3. 随机片段复性;
4. 延伸
反复重复2-4步后,可获得全长DNA片段
体外随机重组法(RPR)
体外随机引发重组(random priming in vitro recombination, RPR)以单链DNA为模 板,配合一套随机序列引物,先产生大量互 补于模板不同位点的短DNA片段,由于碱基的 错配和错误引发,这些短DNA片断中也会有少 量的点突变。在随后的PCR反应中,它们互为 引物,合成出较长的片断,最子的改造主要包括2个方面:
•蛋白质分子的理性改造
•蛋白质分子的非理性改造
非理性改造+筛选=定向进化
蛋白质的理性改造
• 定点突变
• 拼接
• 重头设计
基于Dpn I的快速定点突变方法
盒式突变:
利用目标基因序列 中适当的限制酶切 位点,插入各种合 适的突变DNA片段, 用以取代目标基因 中特定DNA片段。
融合表达
将2个或多个不同 的模块连接成一 个大分子,起连 接作用的氨基酸 片断为融合蛋白 接头(linker)。
如:(GGGGS)3
内含肽介导的蛋白质连接
Intein是一个自我拼接的蛋白质元件,类似于基 因组中的内含子intron在RNA的剪接中所起的重要作 用。Intein如同一个插入前体蛋白的肽段,进行自 我切除,并用一个肽键将两端的蛋白(extein)连 接起来。
定向进化 = 非理性改造+ 筛选
前者是人为引发的,后者虽相当于环 境,但只作用于突变后的分子群,起着选 择某一方向的进化而排除其他方向突变的 作用,整个进化过程完全是在人为控制下 进行的。
二、蛋白质分子定向进化的策略
定向进化是由一个靶基因或一群相关 的家族基,那些编码改进功能产物 的基因被利用来继续下一轮进化;重复这 个过程直到达到目标。
理论上,蛋白质分子蕴藏着很大的进化潜 力,很多功能有待于开发,这是酶的体外定 向进化的基本先决条件。 体外定向进化技术极大地拓展了蛋白质工 程学的研究和应用范围,特别是能够解决合 理设计所不能解决的问题,为蛋白质分子的 结构与功能研究开辟了崭新的途径,并且在 工业、农业和医药等领域逐渐显示其生命力。
不依赖于DNA序列 同源性
无活性重组
不依赖同源序列的蛋白质重组
(sequence homology independent protein recombination, SHIPRE)
将2个靶基因串联在同一载体上;PCR 将α–硫代磷酸核苷酸随机掺入到扩增产物 中;用核酸外切酶III处理产生不同截短程 度的DNA片断,通过琼脂糖电泳回收与靶基 因长度相似的fling)
DNA改组是对一组同源基因进行体外随机重 组的特殊PCR技术,又称为基因洗牌术。
用DNaseI消化不同来源的的同源DNA,接着 将这些小片断进行无引物的PCR扩增,在此过程 中,随机片断之间互为模板和引行适当修饰,可 以生物合成C端带有硫酯键或N端带有半胱氨酸的蛋白 质分子。两种蛋白混合后,硫酯键和半胱氨酸发生自 发连接反应,形成肽键,从而将两种蛋白连接起来。
全新蛋白质设计
指基于对蛋白质折叠规律的认识,从 氨基酸的序列出发,设计制造自然界种 不存在的全新蛋白质,使之具有特定的 空间结构和预期的功能。
Directrone PCR)
采用Taq酶进行PCR扩增目的基因时,通过 调整反应条件,如提高镁离子浓度,加入锰离 子,改变体系中四种dNTP的浓度等,改变Taq酶 的突变频率,从而向目的基因中引入随机突变。 连续易错PCR是将一次PCR扩增得到的突变 基因作为下一次PCR扩增的模板,连续反复地进 行随机诱变。
Random Chimeragenesis on Transient Templates (RACHITT)
渐增切割法产生杂合酶
Incremental Truncation for Creation of Hybrid Enzyme, ITCHE 用核酸外切酶III分别消化两个非高度同 源的靶基因,控制切割速度不大于10bp/min, 每隔很短时间连续取样,迅速终止样品反应, 以获得一组一次有几个甚至一个bp缺失的片断, 然后将来自型观察选择和筛选:基于细胞生长率和生
存率的筛选方法;或是基于蛋白质突变体库中酶的催化活 性的筛选方法,主要依据强发色体底物(颜色变化)、易观 察的克隆表现(溶解圈)或荧光产物来筛选突变体。
高通量筛选蛋白质突变体库的方法:
如表面展示技术。
噬菌体表面展示技术
Phage display techniques
Hale Waihona Puke 蛋白质的定向进化蛋白质分子定向进化的原理 蛋白质分子定向进化的策略 蛋白质分子定向进化的应用
一、蛋白质分子定向进化的原理
所谓蛋白质分子的体外定向进化,又称 实验分子进化,属于蛋白质的非理性设计, 它不需事先了解蛋白质分子的空间结构和催 化机制,通过人为地创造特殊的条件,模拟 自然进化机制(随机突变、重组和自然选择), 在体外随机改造蛋白质基因,并定向选择出 所需性质的突变蛋白质分子。
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