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1、酶蛋白质工程,1,第五章 酶的蛋白质工程一、概念： 蛋白质工程是以创造性能更适用的蛋白质分子为目的，以结构生物学与生物信息学为基础，以基因重组技术为主要手段，对天然蛋白质分子的设计和改造。,酶蛋白质工程,2,二、蛋白质的功能基础 蛋白质的功能在很大程度上取决于其空间结构。,蛋白质结构测定一级结构测定：直接法：直接测定多肽链的氨基酸顺序。间接法：从编码蛋白质的基因的核苷酸顺序来推导蛋白质的氨基酸顺序。三级结构测定：X-射线晶体衍射研究处在晶体状态下的蛋白质的空间结构核磁共振(NMR)光谱研究处在溶液状态的蛋白质的结构。,酶蛋白质工程,3,X-射线衍射技术： 用于蛋白质及核酸三维结构的确定，至今已
2、有数百种蛋白质的结构被确定。,酶蛋白质工程,4,三、蛋白质工程的主要手段 以重组DNA技术为核心的基因工程技术改造蛋白质。 位点特异性突变基于结构生物学、信息生物学 基因突变 随机突变基于高通量筛选法 基因内部的剪接 基因剪接 5或 3端的剪接,酶蛋白质工程,5,四、蛋白质工程改造的实际应用 1.枯草杆菌蛋白酶 1）增强抗氧化性 2）改变底物特异性 2.溶菌酶 1)抗菌范围的扩大 2)热稳定性的提高,酶蛋白质工程,6,五、酶的稳定性 1.酶稳定的分子原因 1）共价键： 肽键（peptide bond） 稳定蛋白质和酶主链的核心力量。 二硫键（disulfide bond） 由两个Cys的侧链-
3、SH氧化而成，是某些蛋白质维持结构稳定性的主要因素。,酶蛋白质工程,7,2）非共价键：疏水相互作用（hydrophobic interaction）: 是维持蛋白质分子稳定的主要的作用力。氢键（hydrogen bond）： 是稳定蛋白质分子的空间结构，特别是二级结构的重要力量。,酶蛋白质工程,8,静电相互作用（electrostatic interaction）： 又称离子键、盐键、盐桥，是正负电荷间的作用力。对酶分子稳定性有关的盐键大部分形成于分子表面上。范德华力： 在电中性分子之间的非共价结合。分子间形成的范德华力越大越稳定。金属离子： Ca2+、Mg2+和Zn2+等高价阳离子与多肽链不稳定的弯曲部分结合，可显著增加酶分子的稳定性。,酶蛋白质工程,9,2. 稳定酶的方法,酶蛋白质工程,10,思考题： 什么是酶的蛋白质工程,