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小组成员：雷文丽李亚刘苗蛋白质工程第三节天然蛋白质的剪裁第四节全新蛋白质设计

在分子设计的实践中，常依据改造部位的多少将分子设计分为三类：定点突变或化学修饰法（小改）置换、删除或插入氨基酸，依赖分子生物技术，是目前最广泛使用的方法拼接组装设计法（中改）当前主要从基因水平上完成，又称“分子裁剪”从头设计全新蛋白质（大改）从基因水平上，或直接进行化学全合成

第三节天然蛋白质的剪裁分子剪裁：指在对天然蛋白质的改造中替换1个肽段或1个结构域。方法：将编码一种蛋白质的部分基因移植到另一种蛋白质基因上将不同蛋白质基因的片段组合在一起，经基因克隆和表达，产生出新的融合蛋白质。

嵌合抗体利用基因工程的方法对鼠源单克隆抗体进行改造使其人源化，鼠源抗体的V区与人源抗体的C区进行拼接形成人-鼠嵌合抗体。特点：减少了鼠源性抗体的免疫原型；保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力。应用

人改型抗体将鼠单抗的CDR移植到人单抗的骨架区。

结构与功能的容忍度蛋白质结构及功能对残基的替换有一定的容忍度，即结构与功能关系有一定的稳健度Fersht等替换了Barnase的所有内核残基。结果表明23％的突变体保留了酶的活性Mathews及其合作者在溶菌酶内核中替换多至10个残基。实验证明多重取代的蛋白仍具有活性以及协同折叠这些结果说明不同的氨基序列具有相近的设计的结构

第四节蛋白质分子的全新设计全新蛋白质设计：指基于对蛋白质折叠规律的认识，从氨基酸的序列出发，设计制造自然界不存在的全新蛋白质使之具有特定的空间结构和预期的功能。设计目标基因克隆、多肽合成序列生成全新蛋白质或多肽0102结构模型蛋白质全新设计流程结构预测结构功能预测0304

蛋白质的全新设计内容：2）蛋白质功能的从头设计-天然蛋白质功能的模拟根据稳定不同类型蛋白质的相互作用力来设计不同类型的蛋白质，且已取得了明显进展，例如，离子通道纳米管、血红素结合蛋白、氧化还原活性蛋白质、DNA结合蛋白及基于蛋白质的高分子材料。蛋白质结构的从头设计-二级结构

蛋白质从头设计概念从头设计：根据生物分子的活性位点特征产生一系列的结构片段，通过连接这些结构片段可以构成一个全新分子；或者在结合腔内对一个已知的结构骨架进行化合物的衍生化。

蛋白质结构的设计添加标题二级结构模块单元的自组装添加标题配体诱导自组装添加标题通过共价交叉连接实肽的自组装添加标题在合成模板上肽的自组装添加标题线性多肽折叠为球状结构添加标题基于基因库的全新蛋白质设计添加标题

一、蛋白质结构的从头设计中心问题：设计一个具有稳定及独特的三维结构的序列设计障碍：线性聚合链的构象熵要使一个序列能折叠为确定的三维结构，设计的使用作用能必须超过构象熵。方法：1）使相互作用的强度与数目达到最大（理论基础：分析已知结构的天然蛋白质中的二级结构单元）2）通过共价交叉连接减小折叠的构象熵

α螺旋是通过氢键达到结构稳定的，单一α螺旋在溶液中是稳定的。α螺旋设计使用的策略有：1）使用大的形成螺旋倾向性的残基，如亮氨酸、谷氨酸或赖氨酸等2）使用合适的集团去除端基电荷，防止与螺旋偶极不合适的电荷相互作用3）使用极化或荷电氨基酸引入稳定的氢键或在螺旋中相隔一圈残基间的离子相互作用4）使用在螺旋中相隔一圈的残基间疏水的（脂肪的或芳香的）范德华相互作用5）使用芳香-荷电或芳香-硫的相互作用α螺旋：

1、二级结构模块单元的自组装最简单、最直接的策略：合成单一二级结构单元（α螺旋或β折叠股）作为多肽链的片段模块途径，复制这些二级结构片段并把它们连接为整个蛋白质结构。优点：无论是从设计或合成看，都是简单的；容易合成缺点：蛋白质的稳定性（熵较大，依赖浓度）；结构的简单重复+两条肽链自组装为有序的二聚体结构

单击此处添加大标题内容α螺旋

coiled-coil：Hodges及其合作者设计（周期性重复七肽）最简单的在自然界观察得到的α螺旋结构是coiled-coil以及四螺旋束。

（a）（b）（c）DeGrado及其合作者通过逐渐增长的方法设计、合成的四螺旋束蛋白质（a）16个残基的肽形成二聚体（b）32个残基的肽形成的四螺旋束（c）通过分子内折叠形成的74残基的蛋白质四螺旋束

四螺旋束coiled-coil和螺旋束差别：共同之处：均为两亲性螺旋不同点：coiled-coil含有一个狭窄的疏水面（疏水残基主要在7肽序列a和d位置），而螺旋束含有较宽的疏水面

2、配体诱导组装使用一个配体（典型的是一个金属离子）诱导模块蛋白片段的组装。＋配体诱导组装

被共价