蛋白质工程在医学研究中的应用

蛋白质工程在医学研究中的应用 一、提高蛋白质的稳定性葡萄糖异构酶(G1)在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，朱国萍等人在确定第138位甘氨酸(Glyl38)为目标氨基酸后，用双引钩法对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸(Pr0138)替代Glyl38，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达。结果突变型GI比野生型的热半衰期长1倍，酶比活性相同。据分析，PM替代Glyl38后，可能由于引入了一个吡咯环，该侧链刚好能够填充于Glyl38附近的空洞，使蛋白质空间结构更具刚性，从而提高了酶的热稳定性。二、融台蛋白质脑啡肽(Enk)N端5肽线形结构是与S型受体结合的基本功能区域，干扰素(IFN)是一种广谱抗病毒抗肿瘤的细胞因子。黎孟枫等人化学合成了EnkN端5肽编码区，通过一连接3肽编码区与人α1型IFN基因连接，在大肠杆菌中表达了这一融合蛋白。以体外人结肠腺癌细胞和多形胶质瘤细胞为模型，采用’H-胸腺嘧啶核苷掺人法证明该融合蛋白抑制肿瘤细胞生长的活性显著高于单纯的IFN，通过纳洛酮竞争阻断实验证明，抑制活性的增高确由Enk导向区介导。三、蛋白质活性的改变通常饭后30-60min，人血液中胰岛素的含量达到高峰，120-180rain内恢复到基础水平。而目前临床上使用的胰岛素制剂注射后120 rain后才出现高峰，且持续180-240min，与人生理状况不符。实验表明，胰岛素在高浓度(大于10～5mol/L)时以二聚体形式存在，低浓度时(小于±0～9mol/L)时主要以单体形式存在。设计速效胰岛素的原则就是避免胰岛素形成聚合体。胰岛素生长因子-工(1GF-1)的结构和性质与胰岛素具有高度的同源性和三维结构的相似性，但IGF-I不形成二聚体。IGF-I的B结构域(与胰岛素B链相对应)中1328～B29氨基酸序列与胰岛素B链的B28～B29相比，发生颠倒。因此，将胰岛素B链改为B28Lys-B29Pro，获得单体速效胰岛素。该速效胰岛素已通过临床试验。 四、治癌酶的改造癌症的基因治疗分为两个方面：药物作用于癌细胞，特异性地抑制或杀死癌细胞；药物保护正常细胞免受化学药物的侵害，可以提高化学治疗的剂量。单纯疱疹毒(HSV)胸腺嘧啶激酶(TK)可以催化胸腺核苷和其他结构类似物如更昔洛韦和阿昔洛韦(无环鸟苷)磷酸化。更昔洛韦和阿昔洛韦缺少3’端羟基，就可以终止D14A的合成，从而杀死癌细胞。HSV-TK催化更昔洛韦和阿昔洛韦的能力可以通过基因突变来提高。从大量的随机突变中筛选出一种，在酶活性部位附近有6个氨基酸被替换，催化能力提高43和20倍。06-烷基-鸟嘌呤-DNA烷基转移酶(06-alkylguanine-DNA alkyltransferase，AGT)能够将鸟嘌呤06上的烷基去除，起到保护作用。通过反向病毒转染，人类AGT在鼠骨髓细胞中表达并起到保护作用。通过突变处理，得到一些正突变AGT基因，且活性比野生型高，经检查发现一个突变基因中的第139位脯氨酸被丙氨酸替代。