protein engineering

定義：按人們意志改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能或創(chuàng)造新的蛋白質(zhì)的過程。包括在體外改造已有的蛋白質(zhì)，化學(xué)合成新的蛋白質(zhì)，通過基因工程手段改造已有的或創(chuàng)建新的編碼蛋白質(zhì)的基因去合成蛋白質(zhì)等。為獲得的新蛋白具備有意義的新性質(zhì)或新功能，常對(duì)已知的其他蛋白質(zhì)進(jìn)行模式分析或采取分子進(jìn)化等手段。

學(xué)科：生物化學(xué)與分子生物學(xué)_方法與技術(shù)

相關(guān)名詞：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 氨基酸序列 枯草桿菌 多聚體

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法則進(jìn)行的：基因—多肽鏈—折疊形成具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)—行使生物功能。而蛋白質(zhì)工程卻與之相反，它的基本思路是：預(yù)期蛋白質(zhì)功能—設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)—推測應(yīng)有的氨基酸序列—找到并改變相對(duì)應(yīng)的基因或合成新的基因。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，可以獲得符合人類生活和發(fā)展需要的蛋白質(zhì)，甚至是自然界不存在的蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)工程技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)等方面?？莶輻U菌蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)的作用，被廣泛應(yīng)用于洗滌劑、制革及絲綢工業(yè)中。迄今為止，利用蛋白質(zhì)工程獲得的枯草桿菌蛋白酶突變體已有上百種，研究人員從中篩選出合適的突變體（如催化活性更高、可以與漂白劑共同使用的突變體等），以滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求，從而提高該酶的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。天然胰島素制劑容易形成二聚體或六聚體，皮下注射胰島素后需要經(jīng)歷較長時(shí)間解離為單體，一定程度上延緩了療效?？茖W(xué)家利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)將形成多聚體的關(guān)鍵氨基酸進(jìn)行改造，可有效抑制胰島素聚合，使胰島素快速發(fā)揮作用，由此研發(fā)出的速效胰島素類似物產(chǎn)品已經(jīng)在臨床上廣泛應(yīng)用。干擾素是臨床上用于治療惡性腫瘤的常用藥物，由于其性質(zhì)不穩(wěn)定，一旦外界環(huán)境因素發(fā)生變化，蛋白質(zhì)則會(huì)失去活性?？茖W(xué)家將干擾素分子上第17位的半胱氨酸變成絲氨酸后，干擾素在-70℃條件下可以保存半年，給廣大患者帶來福音。科學(xué)家還利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)改造植物光合作用中的氧合酶，提高了植物光合作用的效率，大幅度提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。蛋白質(zhì)工程開創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需要的蛋白質(zhì)的新時(shí)期，為蛋白質(zhì)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面的應(yīng)用開辟了誘人的前景。

（延伸閱讀作者：東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 張帆博士）

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