蛋白质工程在农业或医药方面的应用[精品文档]
蛋白质工程技术在生物制药中的应用
蛋白质工程技术在生物制药中的应用随着生物技术的不断发展，蛋白质工程技术已成为制药行业的重要领域之一。
蛋白质工程技术可以修改蛋白质的结构和功能，使其更适合用于生物制药。
在本文中，我们将探讨蛋白质工程技术在生物制药中的应用。
一、蛋白质工程技术的主要方法蛋白质工程技术主要包括以下几种方法：1. 随机突变：随机改变蛋白质的氨基酸序列，以获得具有所需功能的新蛋白质。
2. 有针对性的突变：有针对性的改变蛋白质的氨基酸序列，以获得具有所需功能的新蛋白质。
3. 蛋白质剪切和连接：将两个或多个蛋白质连接在一起，以制造具有新功能的蛋白质。
4. 蛋白质重排：使用已知蛋白质的各种结构元素来设计新的蛋白质。
5. 其他方法：包括互补决定性和结构基因库等方法。
这些方法可以被结合使用，以获得具有所需功能的蛋白质。
二、蛋白质工程技术在生物制药中的应用由于蛋白质工程技术可以生成具有特定功能的蛋白质，因此在制药工业中的应用非常广泛。
以下是蛋白质工程技术在生物制药中的应用：1. 重组蛋白制剂：蛋白质工程技术被广泛应用于生产人类蛋白质。
这些蛋白质通常由基因重组技术制造，例如，将人类基因导入真菌或哺乳动物中进行表达。
这些蛋白质可以在大规模生产期间快速生产，并用于各种生物制药产品中，如疫苗和治疗药物。
2. 抗体：通过蛋白质工程技术可生成重组抗体，这些抗体可以用于治疗癌症和其他疾病。
3. 酶：通过蛋白质工程技术可生成具有特定功能的酶，例如利用酶降解药物的残留物。
4. 糖蛋白：糖蛋白在人体中具有非常重要的生物学功能。
通过蛋白质工程技术，可以生成与人体中糖蛋白相似的结构，用于制造医药产品。
5. 新型药物设计：通过蛋白质工程技术，可以设计具有新的治疗作用和药理特征的蛋白质，这将推动新型药物的发展。
三、蛋白质工程技术的未来蛋白质工程技术的未来将在以下方面得到发展：1. 高通量技术：高通量技术正在推动蛋白质工程技术的发展。
这种技术可以让研究人员在短时间内进行大量实验，在蛋白质工程技术的研究中具有重要意义。
蛋白质工程技术在生物制药中的应用
蛋白质工程技术在生物制药中的应用生物制药是利用生物技术对生物体产生的蛋白质进行工业化生产的过程，被广泛应用于医疗、生命科学、农业等领域。
而蛋白质工程技术则是指通过基因工程技术对蛋白质进行结构调节、改变表达量、提高稳定性等手段，以达到更好的性能和应用效果。
在生物制药领域，蛋白质工程技术的应用已经成为一种趋势，下面就从三个方面探讨蛋白质工程技术在生物制药中的应用。
提高药物疗效和生产效率生物制药是生物体制造药物，具有高度的专一性和活性，但同时也面临着许多问题。
例如蛋白质的复杂性导致药物不稳定性增加、表达水平低、吸收不良、免疫原性等问题。
蛋白质工程技术提高了药物疗效和生产效率，让药物更稳定，更易于制备。
蛋白质的理化性质可以通过蛋白质工程进行改良，例如为药物制造特定的药效以达到最佳疗效。
基于核酸基因工程技术，DNA 重组技术，可以精确地合成多种分子，如抗体，夏俊，细胞因子和酶。
利用蛋白质工程技术，对重要的蛋白质进行刻画与改造，以及对于已经分离及纯化的蛋白质(如基因重组蛋白质)，进行表征和鉴定。
通过工程改造技术，可以让抗体具备人体免疫新类型，避免动物免疫相关性的副作用。
另一个方面是产量的提高。
通常，药物的产量直接影响制药行业的生产成本和效率。
利用蛋白质工程技术，提高药物的表达量，可以最大限度的提高药物生产效率。
创新新型药物蛋白质工程技术开发了许多新型药物和治疗方式，大大拓展了生物制药的应用范围。
例如通过单克隆抗体制备口服药物，提高药物吸收效率和增加患者的便利性。
在糖尿病治疗领域，口服的胰岛素已经成为了可能，通过调整胰岛素的构造，使得这个大分子药物能够经人体消化、吸收和进入血流。
这样的设计既能简化治疗，又能提高患者的依从性。
蛋白质工程技术通过构建多肽库、影响靶点分子结构及药物分子的配合等，大量开发了新型抗肿瘤药物、新型心血管疗法、新型神经系统治疗药物等，为临床医学提供了新的疗法，同时在生物制药研发过程中得到广泛应用。
蛋白质工程技术在生物医学领域中的应用
蛋白质工程技术在生物医学领域中的应用蛋白质工程技术是一个综合性学科，其中涉及了生物学、化学、生物化学、微生物学、分子生物学、遗传学等多个学科。
在现代医学领域，蛋白质工程技术得到了广泛的应用。
本文将介绍蛋白质工程技术在生物医学领域中的应用及其意义。
一、蛋白质工程技术是什么？蛋白质工程技术是指利用分子生物学、生物化学和化学等多学科手段对蛋白质进行改造，以实现特定功能和性质的调节。
主要包括四个方面：蛋白质纯化技术、高效表达技术、野生型蛋白质突变优化技术、蛋白质异构化分析技术。
通过蛋白质工程技术，科学家们可以对蛋白质的构造和功能进行改造，不仅有助于揭示蛋白质的基本工作原理，而且能够使其具备针对性的生物活性和生物学功能。
因此，蛋白质工程技术被广泛应用于医学、化学、农业、环境等多个领域。
二、蛋白质工程技术在生物医学领域中的应用1. 制药行业在制药行业中，蛋白质工程技术被广泛应用于新药的研发。
蛋白质药物是制药业的一个新兴领域，其主要作用是通过特异性的蛋白质-蛋白质和蛋白质-小分子相互作用，精准地治疗疾病。
目前，蛋白质药物已经成为临床上很多疾病的重要药物，并被证明具有高效、低毒性和良好的安全性。
蛋白质工程技术可以使得蛋白质药物具有更优的药物特性，如生物合成、结构稳定性、收缩时间等。
例如，利用蛋白质工程技术，可以改变蛋白质的结构、合成结构稳定性和药物的半衰期，从而使药物在体内的表现更好、更长，并且可以降低药物的不良反应。
此外，蛋白质工程技术还可以通过修饰蛋白质表面Leu，Phe、Tyr、Met、Ser、Thr等位点，提高药物的识别特异性、抗原性和亲和性，从而提高药效和治疗效果。
2. 诊断工具在医疗领域，蛋白质工程技术也能为临床诊断提供强有力的支持。
比如，将注射用标记物与特定的蛋白质分子结合，可以在生物体内实现对癌症和病原体的诊断，同时使得药物进入组织成像更加的准确和高效。
目前，有一种叫做ELISA（酶联免疫吸附测定法）的诊断方法，利用蛋白质工程技术将恶性肿瘤标志物和其他蛋白质纳米粒子结合，可以快速和准确地检测特定的血液总蛋白质通过标识癌症的存在。
蛋白质工程技术在生物医学研究中的应用
蛋白质工程技术在生物医学研究中的应用近年来，蛋白质工程技术在生物医学研究中得到了越来越广泛的应用。
蛋白质是生命体中最为重要的分子之一，是构成细胞和核酸的基本元素，发挥着重要的生物学功能。
蛋白质工程技术可以通过改变蛋白质的序列和结构，制造各种人工蛋白质，也可以对天然蛋白质进行改良和优化，拓展其应用领域。
本文将介绍蛋白质工程技术在生物医学研究中的应用。
一、制造新型药物蛋白质工程技术可以制造出新型药物，例如利用重组DNA技术生产的蛋白质药物，可用于癌症、肝炎、血友病、糖尿病等疾病治疗。
其中，最典型的例子是通过蛋白质工程技术制造的重组人胰岛素，可以为糖尿病患者提供有效的治疗手段，使患者的生活质量得到极大的提高。
另外，利用蛋白质工程技术制造的单克隆抗体可以用于各种疾病的治疗，例如用于癌症治疗的赫赛汀、托珠单抗等，这些抗体可以选择性地识别靶细胞表面的特定蛋白质，并以多种方式消除这些细胞。
由于单克隆抗体既可识别靶细胞，又具有高度的特异性和亲和力，因此被认为是目前最为先进的肿瘤治疗手段之一。
二、改良现有药物蛋白质工程技术可以对现有药物进行改良，以提高其治疗效果和安全性。
例如，利用蛋白质工程技术可以对免疫抑制剂进行修饰，使其在体内的药效具有更多的选择性，减少药物的不良反应。
此外，蛋白质工程技术也可用于修饰酶类和激素类药物，以延长其半衰期，增加其生物利用度，从而提高其疗效。
三、设计新的生物传感器蛋白质工程技术可以设计新的生物传感器，以用于检测特定疾病的分子标志物。
例如，利用蛋白质工程技术可以构建特异性高、灵敏度高、反应速度快的蛋白质传感器，这种传感器可以准确地诊断癌症、心血管疾病、糖尿病等疾病。
同时，蛋白质工程技术也可以用于设计新的纳米传感器，这些传感器具有高度选择性和灵敏度，可用于监测人体内的各种生理参数，对疾病的早期诊断和治疗具有非常重要的意义。
四、开发新的生物材料蛋白质工程技术也可以用于开发新型生物材料，例如用于组织修复和再生的生物材料。
蛋白质工程在药物开发中的应用
蛋白质工程在药物开发中的应用在现代医学领域，药物开发一直是一个至关重要的研究方向。
随着科学技术的不断进步，蛋白质工程作为一种强大的工具，正逐渐在药物开发中展现出其独特的优势和巨大的应用潜力。
蛋白质是生命活动的主要执行者，它们在人体内参与了几乎所有的生理过程。
许多疾病的发生都与蛋白质的结构和功能异常有关。
因此，通过对蛋白质进行改造和优化，以开发出更有效的药物，成为了当今药物研发的一个重要策略。
蛋白质工程在药物开发中的应用主要包括以下几个方面：首先，它可以用于改善药物的药效。
例如，通过对蛋白质的氨基酸序列进行改造，可以增强药物与靶点的结合亲和力，从而提高药物的疗效。
以胰岛素为例，科学家们利用蛋白质工程技术，对胰岛素的结构进行了优化，使其能够更快地被人体吸收，从而更好地控制血糖水平。
其次，蛋白质工程可以降低药物的副作用。
一些药物在发挥治疗作用的同时，可能会产生不良的副作用，这往往与药物与非靶点蛋白的相互作用有关。
通过对药物蛋白进行改造，可以减少其与非靶点蛋白的结合，从而降低副作用的发生风险。
比如，某些抗癌药物在杀死癌细胞的同时，也会对正常细胞造成损伤。
利用蛋白质工程技术，可以对这些药物进行修饰，使其更精准地作用于癌细胞，减少对正常细胞的伤害。
再者，蛋白质工程有助于开发新的药物剂型。
将蛋白质改造成具有特定结构和性质的形式，可以改善药物的稳定性、溶解性和生物利用度等。
例如，通过将蛋白质与聚合物结合，可以延长药物在体内的半衰期，减少给药次数，提高患者的依从性。
另外，蛋白质工程还能够用于生产具有特殊功能的蛋白质药物。
例如，开发出具有免疫调节功能的蛋白质药物，用于治疗自身免疫性疾病；或者生产出能够特异性识别和结合病原体的蛋白质药物，用于抗感染治疗。
在蛋白质工程的实际应用中，科学家们通常会采用多种技术手段。
其中，定点突变是一种常用的方法。
通过对蛋白质特定位置的氨基酸进行替换、插入或删除，可以改变蛋白质的结构和功能。
蛋白质工程在医药领域的应用
蛋白质工程在医药领域的应用在现代医药领域中，蛋白质工程正发挥着日益重要的作用。
蛋白质作为生命活动的主要执行者，其结构和功能的研究与应用一直是生命科学的核心课题之一。
蛋白质工程则是在深入了解蛋白质结构与功能关系的基础上，通过对蛋白质进行有目的的设计和改造，以获得具有特定性能和用途的新型蛋白质，为疾病的诊断、治疗和预防提供了全新的思路和方法。
蛋白质工程在药物研发方面的应用具有显著的优势。
传统的药物研发往往依赖于从天然产物中筛选活性成分或者对已知化合物进行化学修饰，这种方法存在着效率低下、成本高昂以及药物副作用难以预测等问题。
而蛋白质工程则可以通过对蛋白质的理性设计，直接获得具有高活性、高选择性和低毒性的药物分子。
例如，胰岛素是治疗糖尿病的重要药物，但其在人体内的半衰期较短，需要频繁注射。
通过蛋白质工程技术，对胰岛素分子进行改造，增加其稳定性和半衰期，从而减少了患者的注射次数，提高了治疗的依从性。
抗体药物是近年来发展迅速的一类生物制剂。
抗体的特异性和亲和力对于其治疗效果至关重要。
蛋白质工程可以通过对抗体的可变区进行改造，提高其对靶标的特异性和亲和力，从而增强治疗效果。
同时，还可以对抗体的恒定区进行修饰，改善其药代动力学特性，如延长半衰期、降低免疫原性等。
例如，利妥昔单抗是一种用于治疗非霍奇金淋巴瘤的抗体药物，通过蛋白质工程技术对其进行改造，提高了抗体的亲和力和稳定性，显著提高了治疗效果。
蛋白质工程在疫苗研发中也具有广阔的应用前景。
传统的疫苗主要包括减毒活疫苗、灭活疫苗和亚单位疫苗等，这些疫苗在预防疾病方面发挥了重要作用，但也存在着一些局限性，如安全性问题、免疫原性不足等。
蛋白质工程可以通过设计和构建具有特定结构和功能的抗原蛋白，激发更强烈和持久的免疫反应。
例如，通过对病毒表面蛋白进行改造，使其能够更好地暴露抗原表位，从而提高疫苗的免疫原性。
此外，还可以利用蛋白质工程技术制备新型的疫苗载体，如病毒样颗粒，提高疫苗的递送效率和安全性。
蛋白质工程在医药领域的应用
蛋白质工程在医药领域的应用蛋白质是生命活动的主要承担者，在生物体中发挥着极其重要的作用。
随着生物技术的迅速发展，蛋白质工程作为一门新兴学科应运而生，并在医药领域展现出了巨大的应用潜力。
蛋白质工程是指通过对蛋白质的结构和功能进行有目的的设计、改造和优化，以获得具有特定性质和功能的蛋白质分子。
在医药领域，蛋白质工程的应用主要体现在以下几个方面：一、药物研发1、新型药物靶点的发现蛋白质工程技术可以帮助研究人员深入了解疾病相关蛋白质的结构和功能，从而发现新的药物靶点。
通过对蛋白质的三维结构进行分析，找到与疾病发生发展密切相关的关键部位，为药物研发提供新的方向。
2、药物设计与优化利用蛋白质工程，可以对现有的药物分子进行改造和优化，提高其疗效、降低副作用。
例如，通过改变药物与靶点蛋白的结合方式，增强药物的特异性和亲和力，从而提高治疗效果。
同时，还可以对药物的稳定性、溶解性等性质进行改良，便于药物的储存和使用。
二、抗体工程1、抗体的人源化单克隆抗体在肿瘤治疗、自身免疫性疾病治疗等方面发挥着重要作用。
然而，鼠源性抗体在人体中容易引起免疫反应，限制了其应用。
蛋白质工程技术可以将鼠源性抗体的部分氨基酸序列替换为人源序列，从而降低免疫原性，提高抗体的安全性和有效性。
2、抗体的亲和力成熟通过对抗体的可变区进行改造，增加其与抗原的结合亲和力，可以提高抗体的治疗效果。
例如，采用定点突变、随机突变等方法，筛选出具有高亲和力的抗体突变体。
三、蛋白质药物的生产1、提高蛋白质药物的产量在蛋白质药物的生产过程中，通过对表达载体、宿主细胞和培养条件等进行优化，可以提高蛋白质的表达水平和产量。
例如，利用基因工程技术改造宿主细胞，使其更有利于蛋白质的合成和分泌。
2、改善蛋白质药物的质量蛋白质工程可以对蛋白质药物的结构进行修饰，去除不必要的糖基化、磷酸化等修饰，提高药物的纯度和一致性。
同时，还可以通过优化蛋白质的折叠过程，减少错误折叠和聚集，保证药物的质量和稳定性。
蛋白质工程技术在生物制药中的应用
蛋白质工程技术在生物制药中的应用蛋白质工程技术是一种通过改变蛋白质的基因序列，以使其具备特定性质和功能的技术。
在生物制药领域，蛋白质工程技术被广泛应用于药物的研发、生产和改良，为现代医药行业带来了革命性的变化。
首先，蛋白质工程技术为新药的研发提供了有效手段。
传统药物开发过程中，往往需要从动物或细菌中提取天然的蛋白质，然后经过多个步骤进行纯化和修饰。
而蛋白质工程技术可以直接通过改变蛋白质的基因序列，使其具备特定的药理功能。
这种方法不仅可以提高药物的纯度和稳定性，还可以缩短药物的开发周期和降低成本。
其次，蛋白质工程技术可以改良已有药物的性能。
随着对人类疾病病理机制的深入研究，科学家们发现一些已经上市的药物在治疗某些疾病方面存在一些不足。
利用蛋白质工程技术，科研人员可以通过改变药物蛋白质的结构和功能，使其更加适应新的治疗需求。
例如，利用蛋白质工程技术改良的抗体药物可以更好地与靶点结合，提高药物的效果和安全性。
此外，蛋白质工程技术还可以用于生物制药中的产业化生产。
传统的生物制药生产主要依赖于细菌或动物细胞进行表达，但这种方式存在生产周期长、成本高等问题。
蛋白质工程技术可以通过改变宿主细胞的基因表达，大幅提高产量和纯度。
此外，蛋白质工程技术还可以改善蛋白质的折叠和修饰过程，提高生产效率和产品质量。
在生物制药领域，蛋白质工程技术已经取得了一些令人瞩目的成就。
例如，著名的重组人胰岛素就是利用蛋白质工程技术成功研发出来的。
重组人胰岛素与人体的自身胰岛素相似，可以用于治疗糖尿病，而且具有更长的半衰期和更好的稳定性。
另外，基因工程药物中的干扰素、生长激素、抗体药物等也都是蛋白质工程技术的应用。
然而，蛋白质工程技术在生物制药中还面临一些挑战。
首先，蛋白质折叠和修饰过程的复杂性限制了蛋白质工程技术的发展。
其次，蛋白质工程技术在药物研发和生产过程中的高成本也是一大问题。
此外，蛋白质工程技术可能会引起免疫反应或其他副作用，需要进一步的安全性评估和监测。
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蛋白质工程的研究进展及其农业医药应用展望摘要：蛋白质工程是用分子生物学手段对蛋白质进行分子改造的技术，是生物工程中五大工程之一，本文对蛋白质工程作了简要概述，介绍了蛋白质工程的特点，并从蛋白质结构分析结构、功能的设计和预测、蛋白的创造和改造等方面对蛋白质工程研究内容进行详细论述，并以实例作了蛋白工程的应用。
随着社会和技术的不断发展，蛋白质工程技术在农业和医药方面的作用越来越突出，必将为社会的发展和许多重大社会问题的解决提供极大的支持。
关键词：蛋白质工程特点；研究内容；农业应用；医药应用；展望蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。
可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。
由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。
而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。
蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。
这种通过造成一个或几个碱基定点突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定点突变技术。
蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。
其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。
在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。
目前，蛋白质工程尚未有统一的定义。
一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。
实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。
从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。
1 概念按人们意志改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程。
包括在体外改造已有的蛋白质，化学合成新的蛋白质，通过基因工程手段改造已有的或创建新的编码蛋白质的基因去合成蛋白质等。
为获得的新蛋白具备有意义的新性质或新功能，常对已知的其他蛋白质进行模式分析或采取分子进化等手段。
2 蛋白质工程基本途径从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸（基因）3 蛋白质工程研究内容3.1 蛋白质结构分析蛋白质工程的核心内容之一就是收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便建立结构与功能之间关系的数据库，为蛋白质结构与功能之间关系的理论研究奠定基础。
三维空间结构的测定是验证蛋白质设计的假设即证明是新结构改变了原有生物功能的必需手段。
晶体学的技术在确定蛋白质结构方面有了很大发展，但是最明显的不足是需要分离出足够量的纯蛋白质（几毫克～几十毫克），制备出单晶体，然后再进行繁杂的数据收集、计算和分析。
另外，蛋白质的晶体状态与自然状态也不尽相同，在分析的时候要考虑到这个问题。
核磁共振技术可以分析液态下的肽链结构，这种方法绕过了结晶、X－射线衍射成像分析等难点，直接分析自然状态下的蛋白质的结构。
现代核磁共振技术已经从一维发展到三维，在计算机的辅助下，可以有效地分析并直接模拟出蛋白质的空间结构、蛋白质与辅基和底物结合的情况以及酶催化的动态机理。
从某种意义上讲，核磁共振可以更有效地分析蛋白质的突变。
国外有许多研究机构正在致力于研究蛋白质与核酸、酶抑制剂与蛋白质的结合情况，以开发具有高度专一性的药用蛋白质。
3.2 结构、功能的设计和预测根据对天然蛋白质结构与功能分析建立起来的数据库里的数据，可以预测一定氨基酸序列肽链空间结构和生物功能；反之也可以根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构。
通过基因重组等实验可以直接考察分析结构与功能之间的关系；也可以通过分子动力学、分子热力学等，根据能量最低、同一位置不能同时存在两个原子等基本原则分析计算蛋白质分子的立体结构和生物功能。
虽然这方面的工作尚在起步阶段，但可预见将来能建立一套完整的理论来解释结构与功能之间的关系，用以设计、预测蛋白质的结构和功能。
蛋白质的改造，从简单的物理、化学法到复杂的基因重组等等有多种方法。
物理、化学法：对蛋白质进行变性、复性处理，修饰蛋白质侧链官能团，分割肽链，改变表面电荷分布促进蛋白质形成一定的立体构像等等；生物化学法：使用蛋白酶选择性地分割蛋白质，利用转糖苷酶、酯酶、酰酶等去除或连接不同化学基团，利用转酰胺酶使蛋白质发生胶连等等。
以上方法只能对相同或相似的基团或化学键发生作用，缺乏特异性，不能针对特定的部位起作用。
采用基因重组技术或人工合成DNA，不但可以改造蛋白质而且可以实现从头合成全新的蛋白质。
蛋白质是由不同氨基酸按一定顺序通过肽键连接而成的肽构成的。
氨基酸序列就是蛋白质的一级结构，它决定着蛋白质的空间结构和生物功能。
而氨基酸序列是由合成蛋白质的基因的DNA序列决定的，改变DNA序列就可以改变蛋白质的氨基酸序列，实现蛋白质的可调控生物合成。
在确定基因序列或氨基酸序列与蛋白质功能之间关系之前，宜采用随机诱变，造成碱基对的缺失、插入或替代，这样就可以将研究目标限定在一定的区域内，从而大大减少基因分析的长度。
一旦目标DNA明确以后，就可以运用定位突变等技术来进行研究。
4 蛋白质工程的实际应用4.1 提高蛋白质的稳定性葡萄糖异构酶（GI）在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，朱国萍等人在确定第138位甘氨酸(Gly138)为目标氨基酸后，用双引物法对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸（Pro138）替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达，结果突变型GI比野生型的热半衰期长一倍；最适反应温度提高10～12℃；酶比活相同。
据分析，Pro替代Gly138后，可能由于引入了一个吡咯环，该侧链刚好能够填充于Gly138附近的空洞，使蛋白质空间结构更具刚性，从而提高了酶的热稳定性。
4.2 蛋白质活性的改变通常饭后30～60min，人血液中胰岛素的含量达到高峰，120～180min内恢复到基础水平。
而目前临床上使用的胰岛素制剂注射后120min后才出现高峰且持续180～240min，与人生理状况不符。
实验表明，胰岛素在高浓度（大于10－5mol/L）时以二聚体形式存在，低浓度时（小于10－9mol/L）时主要以单体形式存在。
设计速效胰岛素原则就是避免胰岛素形成聚合体。
类胰岛素生长因子－I(IGF－I)的结构和性质与胰岛素具有高度的同源性和三维结构的相似性，但IGF－I不形成二聚体。
IGF－I的B结构域（与胰岛素B链相对应）中B28－B29氨基酸序列与胰岛素B链的B28－B29相比，发生颠倒。
因此，将胰岛素B链改为B28Lys－B29Pro，获得单体速效胰岛素。
该速效胰岛素已通过临床实验。
4.3 治癌酶的改造治癌酶的改造治癌酶的改造治癌酶的改造癌症的基因治疗分二个方面：药物作用于癌细胞，特异性地抑制或杀死癌细胞；药物保护正常细胞免受化学药物的侵害，可以提高化学治疗的剂量。
疱症病毒（HSV）胸腺嘧啶激酶(TK)可以催化胸腺嘧啶和其他结构类似物如GANCICLOVIR 和ACYCLOVIR无环鸟苷磷酸化。
GANCICLOVIR和ACYCLOVIR缺少3｀端羟基，就可以终止DNA的合成，从而杀死癌细胞。
HSV－TK催化GANCICLOVIR和ACYCLOVIR 的能力可以通过基因突变来提高。
从大量的随机突变中筛选出一种，在酶活性部位附近有6个氨基酸被替换，催化能力分别提高43和20倍。
O6－烷基－鸟嘌呤是DNA经烷基化剂（包括化疗用亚硝基药物）处理以后形成的主要诱变剂和细胞毒素，所以这些亚硝基药物的使用剂量受到限制。
O6－烷基－鸟嘌呤－DNA烷基转移酶O6－Alkylguanine－DNAalkyltransferase(AGT)能够将鸟嘌呤O6上的烷基去除掉，起到保护作用。
通过反向病毒转染，人类AGT在鼠骨髓细胞中表达并起到保护作用。
通过突变处理，得到一些正突变AGT基因且活性都比野生型的高，经检查发现一个突变基因中的第139位脯氨酸被丙氨酸替代。
4.4 嵌合抗体和人缘化抗体免疫球蛋白呈Y型，由二条重链和二条轻链通过二硫键相互连接而构成。
每条链可分为可变区（N端）和恒定区（C端），抗原的吸附位点在可变区，细胞毒素或其他功能因子的吸附位点在恒定区。
每个可变区中有三个部分在氨基酸序列上是高度变化，在三维结构上是处在β折叠端头的松散结构（CDR），是抗原的结合位点，其余部分为CDR的支持结构。
不同种属的CDR结构是保守的，这样就可以通过蛋白质工程对抗体进行改造。
5 蛋白质工程进展当前，蛋白质工程是发展较好、较快的分子工程。
这是因为在进行蛋白质分子设计后，已可应用高效的基因工程来进行蛋白的合成。
最早的蛋白工程是福什特（Forsht）等在1982—1985年间对酪氨酰—t—RNA合成酶的分子改造工作。
他根据XRD（X射线衍射）实测该酶与底物结合部位结构，用定位突变技术改变与底物结合的氨基酸残基，并用动力学方法测量所得变体酶的活性，深入探讨了酶与底物的作用机制。
佩里（Perry）1984年通过将溶菌酶中Ile(3)改成Cys(3)，并进一步氧化生成 Cys(3)-Cys（97）二硫键，使酶热稳定性提高，显著改进了这种食品工业用酶的应用价值。
1987年福什特通过将枯草杆菌蛋白酶分子表面的Asp（99）和Glu（156）改成Lys，而导致了活性中心His（64）质子pKa从7下降到6，使酶在pH＝6时的活力提高10倍。
工业用酶最佳pH的改变预示可带来巨大经济效益。
蛋白工程还可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变。
由此可以看出蛋白工程的威力及其光辉前景。
上述各例是通过对关键氨基酸残基的置换与增删进行蛋白工程的一类方法。
另一类是以某个典型的折叠进行“从头设计”的方法。
1988年杜邦公司宣布，成功设计并合成了由四段反平行α—螺旋组成为73个氨基残基的成果。
这显示，按人们预期要求，通过从头设计以折叠成新蛋白的目标已是可望又可及了。
预测结构的模型法，在奠定分子生物学基础时起过重大作用。
蛋白的一级结构，包含着关于高级结构的信息这一点已日益明确。
结合模型法，通过分子工程来预测高级结构，已成为人们所瞩目的问题了。
6 蛋白质工程在农业领域的应用蛋白质工程正在成为改造农业，大幅度提高粮食产量的新途径。