山东省邹城市第一中学2017学年选修三蛋白质工程18PPT.ppt

风湿性关节炎 系统性红斑狼疮 毒性弥漫性甲状腺肿 自身免疫疾病 目前临床治疗方法： ①抗炎药物，缓解炎症 ②免疫抑制剂，出现感染 但都不能真正有效控制疾病 寻找“有效治疗药物” 案例资料： ①人体内过量BAFF蛋白刺激B淋巴细胞过度增殖分化，从而引起自身免疫疾病。 ②人体内TACI蛋白能够与BAFF结合，抑制B淋巴细胞过度活化, 抑制自身免疫疾病。 ③最新发现一种蛋白质能够通过自身的CRD2区域增强与BAFF结合 ④蛋白类药物在体内易被消除, Ig蛋白的FC区域能延缓蛋白被消除速度，延长药物蛋白体内发挥作用的时间。 问题1：根据最新研究成果，您能设计一种“新型药物蛋白”, 使其成为治疗自身免疫疾病的有效药物吗？ 新型药物蛋白：CRD2—TACI—FC 问题2： 要获得CRD2—TACI—FC新型蛋白，直接对天然蛋白TACI改造还是对基因改造，为什么？ 不可行：直接改造TACI得到的新型蛋白质不能遗传； 直接改造蛋白质难度较大 提示： 1.直接改造天然蛋白质能否长期获得稳定的新型蛋白药物 2.蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构了解很少 问题3： 根据提示进行分析，你能为“如何改造基因”提供可行方案吗？ 提示：蛋白质结构 决定 新蛋白质功能 最终目的 改造基因 ? 方案： 为获得预期功能的蛋白质 构建新型蛋白质空间结构 新DNA碱基排列顺序 mRNA排列顺序 测定氨基酸排列顺序 在了解天然TACI蛋白的结构基础上 化学合成方法合成DNA Discovery studio软件预设新型蛋白质的空间模型 （计算机建构CRD2—TACI—FC蛋白的结构） 蛋白质空间结构 （天然蛋白质TACI空间结构） ① X衍射技术+核磁共振法 :了解蛋白质的三 维空间结构 ②数据库使用:蛋白质结构数据库blast获取相同或同源蛋白质三维结构 X射线衍射仪 核磁共振仪器 CRD2区域 BAFF蛋白 CRD2—TACI—FC蛋白 问题4: 最后提取蛋白质，检测鉴定产物是否具有预期功能。 方法一：工程菌大量生产 方法二：乳腺生物反应器、膀胱生物反应器 如何大量获取药用蛋白？ 问题5： 我们把创造新蛋白的过程称为蛋白质工程， 请你尝试用流程图的形式画出蛋白质工程的具体步骤？ 新蛋白的预期功能 新蛋白的预期结构 了解天然蛋白结构 改造基因 基因工程产生新蛋白 构建新蛋白的空间结构 提取纯化蛋白质，对其结构功能检测分析 测定新蛋白的氨基酸序列 问题6： 请你谈谈蛋白质工程和基因工程有什么区别和联系？ 蛋白质工程中包含基因工程， 蛋白质工程称为第二代基因工程 区别： 提示：细菌的抗虫基因 棉花 抗虫棉花 基因工程合成自然界存在蛋白质， 基因工程打破物种界限，定向改造生物遗传特性 蛋白质工程创造自然界不存在的新蛋白来满足人们要求 联系： 领域 具体案例 面临问题 改造方法 改造成效 食品加工领域 凝乳酶改造 (制备乳制品过程中的凝结剂) 产量低， 产物有苦味 引入二硫键等方法 增强凝乳活性 改变口感风味 工业领域 工业酶改造 不具备耐高温、耐酸、耐碱问题 定点改变氨基酸 提高酶更方面的稳定性 生物制药 领域 胰岛素改造 (治疗糖尿病) 注射后在皮下堆积，进入血液发挥作用耗时长 定点改变B28位和B29位的氨基酸 注射后很快解聚成单体，加快进入血液速度 干扰素改造 (抗癌药物) 体外难以保存 定点改变氨基酸 -70℃保存半年 鼠源杂交瘤抗体 (抗癌药物) 抗癌效果好，但高度过敏 抗体重组：人-鼠嵌合抗体 降低鼠源部分，降低不良反应 蛋白质工程的应用实例 -70℃保存半年 丝氨酸(AGU) 干扰素药物治疗癌症 半胱氨酸(UGU) 天然干扰素体外保存困难 问题7：DNA如何改造得到易于保存的干扰素？ 基因修饰：定点诱变 ACA TGT TCA AGT