蛋白质工程重点.ppt

核磁共振技术优点可以在溶液中操作，接近生理状态同样具有高分辨率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核磁共振技术的不足样品的分子量要比较小（50KD以下）对不溶的蛋白比较困难（如膜蛋白）实验周期长（1年）第128页,共154页，2024年2月25日，星期天电子晶体学单颗粒冷冻电镜技术电子断层成像术电子显微技术第129页,共154页，2024年2月25日，星期天1、电子晶体学首先必须得到在二维方向上高度有序且足够大的蛋白质二维晶体其三维重构是通过倾转样品，拍摄不同角度下的电子衍射谱和电子显微像，获取不同转角下的振幅好相位信息，在三维倒易空间中拟合，并加入相应的晶体学对称，通过逆傅里叶变换得到实空间的晶体结构最大优势：得到的膜蛋白好膜相关的水溶性蛋白在膜环境中的结构信息更反映生理状态下的真实结构。目前只能对二维晶体结构的样品达到原子或接近原子的分辨率水平第130页,共154页，2024年2月25日，星期天2、冷冻电镜单粒子法是将样品保存在液氮或液氮温度下利用透射电子显微镜进行二维成像，再经过二维投射图像的分析进行三维重构。优点不用结晶高压快速液氮冷冻包埋，减少了样品在制备过程中的结构破坏，接近生理状态，同时也可减少电子束带来的损伤场发射抢的使用提高了信噪比可捕捉不同概念状态的瞬时构象实时分辨（time-resolution)第131页,共154页，2024年2月25日，星期天3、电子断层成像技术通过对每一样品每间隔一定角度拍摄一副照片，得到几十副（上百副）代表同一结构不同角度下的二维投影像，然后对这一系列投影像对正，用加权背投影的方法获得样品的空间结构。显示的是完整结构系统的静态结构信息面临挑战：冷冻含水技术、超薄切片技术、重复照射适用于细胞器、细胞结构、或巨大的超分子复合物在解决不具备周期性或全同性的生物大分子复合体系或细胞器的结构上具有优势第132页,共154页，2024年2月25日，星期天电子显微技术的优点1.可以直接获得分子的形貌信息；2.适于解析那些不适合应用X射线晶体学和核磁共振技术进行分析的样品（如难以结晶的膜蛋白，大分子复合体等）；3.适于捕捉动态结构变化信息；4.易同其他技术相结合得到分子复合体的高分辨率的结构信息；5.电镜图像中包含相位信息，所以在相位确定上要比X射线晶体学直接和方便。一种公认的研究生物大分子、超分子复合体及亚细胞结构的有力手段。目前唯一能研究不同大小和结构的方法。第133页,共154页，2024年2月25日，星期天蛋白质的二级结构预测的基本依据是： 每一段相邻的氨基酸残基具有形成一定二级结构的倾向。二级结构预测问题是模式分类问题二级结构预测的目标：判断每一段中心的残基是否处于?螺旋、?折叠、转角（或其它状态）之一的二级结构态。1、二级结构预测概述第134页,共154页，2024年2月25日，星期天蛋白质组学（Proteomics）研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学同基因组学一样,蛋白质组学不是一个封闭的、概念化的、稳定的知识体系,而是一个领域。是基因组ＤＮＡ序列与基因功能之间的桥梁第135页,共154页，2024年2月25日，星期天第136页,共154页，2024年2月25日，星期天主要解决问题基本生物学问题Post-translationalmodificationProtein-proteininteractionGenome-Transcriptome-Proteome临床应用问题Diseasemarker-diagnosisDrugtarget-therapy第137页,共154页，2024年2月25日，星期天现阶段研究范围及主要内容①蛋白质组作用、成分鉴定、数据库构建、新型蛋白质的发现、同源蛋白质比较、蛋白质加工和修饰分析；②基因产物识别、基因功能鉴定、基因调控机制分析；③重要生命活动的分子机制(如细胞周期、分化与发育、环境反应与调节等)；④医药靶分子的寻找和分析(包括新药靶分子、肿瘤分子标记、人体病理介导分子等)。第138页,共154页，2024年2月25日，星期天技术目标（要求）有效分离准确鉴定合理分析技术的特点规模化通量化自动化第139页,共154页，2024年2月25日，星期天蛋白质组学研究的手段蛋白质组研究的核心──用于分离的双向电泳(2-DE)蛋白质组技术的支柱———鉴定技术(Identication)蛋白质组研究的百科全书———数