5酶蛋白質(zhì)工程

第五章酶的蛋白質(zhì)工程一、概念：

蛋白質(zhì)工程是以創(chuàng)造性能更適用的蛋白質(zhì)分子為目的，以結(jié)構(gòu)生物學(xué)與生物信息學(xué)為基礎(chǔ)，以基因重組技術(shù)為主要手段，對(duì)天然蛋白質(zhì)分子的設(shè)計(jì)和改造。二、蛋白質(zhì)的功能基礎(chǔ)蛋白質(zhì)的功能在很大程度上取決于其空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定：直接法：直接測(cè)定多肽鏈的氨基酸順序。間接法：從編碼蛋白質(zhì)的基因的核苷酸順序來(lái)推導(dǎo)蛋白質(zhì)的氨基酸順序。三級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定：X-射線晶體衍射—研究處在晶體狀態(tài)下的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)核磁共振(NMR)光譜—研究處在溶液狀態(tài)的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

X-射線衍射技術(shù)：用于蛋白質(zhì)及核酸三維結(jié)構(gòu)的確定，至今已有數(shù)百種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)被確定。三、蛋白質(zhì)工程的主要手段

以重組DNA技術(shù)為核心的基因工程技術(shù)改造蛋白質(zhì)。

位點(diǎn)特異性突變—基于結(jié)構(gòu)生物學(xué)、信息生物學(xué)基因突變隨機(jī)突變—基于高通量篩選法

基因內(nèi)部的剪接基因剪接

5‘或3’端的剪接四、蛋白質(zhì)工程改造的實(shí)際應(yīng)用

1.枯草桿菌蛋白酶

1）增強(qiáng)抗氧化性

2）改變底物特異性

2.溶菌酶

1)抗菌范圍的擴(kuò)大

2)熱穩(wěn)定性的提高

五、酶的穩(wěn)定性

1.酶穩(wěn)定的分子原因

1）共價(jià)鍵：

肽鍵（peptidebond）

—穩(wěn)定蛋白質(zhì)和酶主鏈的核心力量。

二硫鍵（disulfidebond）

—由兩個(gè)Cys的側(cè)鏈-SH氧化而成，是某些蛋白質(zhì)維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素。2）非共價(jià)鍵：疏水相互作用（hydrophobicinteraction）:

是維持蛋白質(zhì)分子穩(wěn)定的主要的作用力。氫鍵（hydrogenbond）：是穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)，特別是二級(jí)結(jié)構(gòu)的重要力量。靜電相互作用（electrostaticinteraction）：又稱(chēng)離子鍵、鹽鍵、鹽橋，是正負(fù)電荷間的作用力。對(duì)酶分子穩(wěn)定性有關(guān)的鹽鍵大部分形成于分子表面上。范德華力：在電中性分子之間的非共價(jià)結(jié)合。分子間形成的范德華力越大越穩(wěn)定。金屬離子：

Ca2+、Mg2+和Zn2+等高價(jià)陽(yáng)離子與多肽鏈不穩(wěn)定的彎曲部分結(jié)合，可顯著增加酶分子的穩(wěn)定性。途徑方法優(yōu)點(diǎn)不足酶分子改造核酸水平蛋白質(zhì)工程從根本上提高酶分子穩(wěn)定性操作復(fù)雜，周期長(zhǎng)蛋白質(zhì)水平化學(xué)修飾適應(yīng)所有酶，操作簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)修飾過(guò)程破壞酶分子劑型固定化適應(yīng)所有酶，穩(wěn)定性高，可重復(fù)利用和連續(xù)生產(chǎn)載量較低，易失活交聯(lián)酶晶體穩(wěn)定性好，載量高，催化效率高成本高微環(huán)境改良穩(wěn)定劑簡(jiǎn)