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蛋白质的创造与改造 蛋白质的分子设计是蛋白质工程的一个重要方面。设计分成3类：①小范围改造，是对已知结构的蛋白质进行少数几个残基的替换，来研究和改善蛋白质的性质和功能。②较大程度的改造，就是对来源于不同蛋白质的结构域进行拼接组装，期望转移相应的功能。③蛋白质从头设计(denovo or ab initio protein design)，所谓蛋白质从头设计就是给定一个目标三维结构，要求找出 ...

从头预测法预测蛋白质的结构 从理论上说，从头预测法是最为理想的蛋白质结构预测方法。它要求方法本身可以只根据蛋白质的氨基酸序列来预测蛋白质的二级结构和高级结构，但现在还不能完全达到这个要求。从头预测可以细分为以下几种类型。 (一)二级结构预测 首先从一级结构预测出二级结构，然后再把二级结构堆积成三维结构。由于目前对二级结构中氨基酸的中远程相互作用不完全清楚，因此预测准确率一般在6 ...

蛋白质从头设计实例 长期以来，设计目标都是一些结构简单、规律明显的分子。最著名的是四螺旋捆结构，这个结构可以作为一个独立的折叠单位，易于独立研究。Degrado等应用“设计循环”的策略，在1986年完成了一个四聚体螺旋捆，每个单体为16个残基，这个序列仅使用Leu作为疏水残基，放在螺旋的内侧，用Lys或Glu作为极性残基，置于螺旋的外侧，每个螺旋用Gly(螺旋终结者)结束，而Gly又为将来 ...

嵌台抗体和人源化抗体 免疫球蛋白的空间结构呈Y型，由二条重链和二条轻链通过二硫键相互连接而构成。每条链可分为可变区(N端)和恒定区(C端)，抗原的吸附位点在可变区，细胞毒素或其他功能因子的吸附位点在恒定区。每个可变区中有3个部分在氨基酸序列上高度变化，在三维结构上是处在臼折叠端头的松散结构(CDR)，是抗原的结合位点，其余部分为CDR的支持结构(FR)。不同种属的CDR结构是保守的，这样就 ...

组织因子途径抑制物(TFPI)的结构和功能 组织因子途径抑制物(tissue factor pathway inhibitor，TFPI)是外源性凝血途径的天然抑制物，，它能与FXa直接结合并抑制其活性，形成的FXa/TFPI复合物，既可以与启动外源性凝血途径的FVIIa/TF复合物结合，同时可抑制其活性，从根本上阻止外源性凝血途径的活化。同时TFPI还具有抗炎、抑制血管平滑肌增生等生物活 ...

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 ...

蛋白质从头设计 成功地从头设计一个蛋白质或活性位点必须正确理解所有相关问题，尤其是理论及设计相当关键。由于设计的蛋白质是由一个算法(algorithm)、采用一组描述相互作用的参数而产生，因此在设计参数和蛋白质特性之间可以建立直接的实验联系。 (一)设计策略 设计的一般策略是“设计循环”(designcycle)，就是理论设计和实验验证交互进行，逐步发展。首先由一个算法，基于某 ...

TFPI的基因工程 下面以我们实验室研制的TFPI为例，具体描述基因工程的步骤和方法。 (一)获取目的基因 获取目的基因的方法很多。对于大多数已知基因，借助反转录酶，以mRNA为模板，进行酶促合成相应的cDNA，是获得真核细胞基因最主要和最常用的方法。TFPI基因可用此法获得。 1．搜索t-PAmRNA序列 (1)登陆美国国家生物技术信息中心(national ce ...

TFPI的蛋白质工程 应用蛋白质工程改造TFPI，主要目的是减少其在肝脏的摄取，从而延长半衰期，降低用药剂量和减少给药次数。 TFPI1-161是TFPI的缺失突变体，主要包括前两个Kunitz结构域及N端。该突变体由于缺少K3和C端，半衰期明显延长，但同时其抗凝活性不及野生型，而且丧失了抗炎等非抗凝功能。如何尽最大可能地保全TFPI结构和功能，同时延长其半衰期，是TFPI的蛋白质工 ...

生物信息学与生物医学 2l世纪是生命科学的时代，也是信息时代。随着人类基因组计划的实施与完成，生物学的研究进入到了后基因组时代。新的高通量的实验技术的不断采用，使得有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长。面对大量而复杂的数据，运用计算机系统进行相关的数据管理、整合和分析，以期在海量的数据中发现新的生命活动的规律势在必行。从20世纪80年代末开始，生物信息学(bioinformatics ...

生物信息学与生物医学数据 生物医学数据库的建立既是生物信息学在医学领域的应用，也是生物信息学自身发展所必需的组成成分。在人类基因组计划的推动下，生物学数据急剧爆炸，而要真正读懂这些基因，揭示所有基因编码所代表的信息，必须破译浩如烟海的DNA和蛋白质的序列和结构数据。显然传统的生物学研究模式已经不能适应，我们必须借助于信息技术和信息学手段，构建各种类型的专业数据库，同时必须发展新的分析方法， ...

生物信息学与遗传致病因子分析 自从人类基因组测序完成后，对于人类“健康”与“疾病”相关基因的研究已经成为当今生物医学研究的最新趋势。借助生物信息学手段寻找、定位致病基因，并对基因本身及其产物的结构分析与功能注释等，为致病基因的研究提供了新的途径。 寻找致病基因可以通过连锁作图的方法进行定位，然后对定位的核酸序列进一步分析确定目标基因；可以依据文献，通过同源比对(BLAST)进行基因 ...

生物信息学原理和概念 生物信息学作为一门新兴的交叉学科在自然科学中占有特殊的地位，它是生物学、遗传学、生物化学、计算机科学、数学、统计学等学科的融合。生物信息学是建立在数据的整合和分析的基础上的。海量信息的分类检索和有效整合已成为加速生命科学发展的必要条件，海量数据使得分支学科之间的信息重新整合成为必要和可能。目前为止，互联网上的与生物相关的公共数据库的数目已达到了500多个，而且还在进一 ...

基因及蛋白质功能的研究 到目前为止，人类22条常染色体和l对性染色体的精细结构及序列的注释已接近尾声，人类基因组的测序和注释为广大的从事人类生命活动研究的科研人员提供了大量宝贵的信息。在实验的过程中，当克隆到一DNA片段，拿到其序列后，首要的任务是必须知道这条序列在其他物种中是否具有同源性，由此可能推测出其功能，这可以利用BLAST工具来完成。在BLAST的结果中，E值最低的同源性最高。 ...

蛋白质相互作用的生物信息学研究 蛋白质是生命活动的体现者，但蛋白质不是孤立地存在于细胞中，而是通过蛋白质相互作用形成复合体．完成各种生命活动。因此。蛋白质相互作用在生命细胞中起核心作用，不仅是正常生理过程如DNA复制、转录、酶调节的代谢、信号转导以及细胞周期控制的基础，在病理过程中也起着重要的作用。蛋白质相互作用不仅为研究未知蛋-白质的生物学功能提供了线索，也为充分了解一个细胞或一个生物途 ...

生物信息学与药物设计和新药开发 生物信息学与生物医学领域另一个重要应用是药物设计和新药研发。生物信息学所提供的数据和软件可以指导对药物作用靶位的选定和药物分子的设计。这种方法有快速、高效的特点，它的研究范围包括大分子结构功能的模拟和预报、药物分子与大分子结合的模拟、生物分子在指定细胞的分布和位点等。 新药研究和开发是一项耗资巨大的工程。过去，每一种新药从研发到投入市场平均需要10～ ...

以蛋白质结构为基础的预测 通过蛋白质结构预测蛋白质间的相互作用的基础是如果两个蛋白质具有相同的或相似的结构，则这两个蛋白质具有相同的功能。基于这个原理，如有两个已知结构的蛋白质A和蛋白质B具有相互作用，而两个新的蛋白质A’和B’分别与已知蛋白质A和B的结构相同或相似，则以此可以推测A’和B’之间也具有相互作用。 由于很多蛋白质的结构还未知，因此这个方法的第一步是根据蛋白质的序列预测 ...

以蛋白质序列为基础的相互作用预测有好些方法，主要有以直系同源为出发点、以功能域为基础、染色体邻近(chromosome proximity/gene neighborhood)、基因融合(genefusion)、in silico双杂交(in silico two hybrid)、镜像树(mirror tree)、系统进化谱(phylogeneticprofile ...

研究蛋白质特性的生物信息学方法 作为一个蛋白质组学研究的服务网站，在http：//www.expasy.org上搜集了相当多的数据库及生物信息学分析软件，研究者通过该网站的分析工具可以对感兴趣的蛋白质进行多方面的分析。如在蛋白质组学及序列的分析工具中，可以利用跨膜结构分析的软件TMHMM 2.0(http：//WWW.cbs.dtu.dk/services/TMHMM―2.0/)对于蛋白质 ...

转录结合位点的分析 从一套基本不变的基因组中产生出多元化的细胞类型是由调控基因活性的各种信号途径所控制。作为基因表达的第一步――转录是调控机制的中心。转录是通过与DNA中的顺式元件结合的转录因子，加上其他辅助因子与染色质结构之间的相互作用而形成。在单个基因水平转录速率的控制是通过反式作用蛋白质与关键的顺式调控序列结合来完成的。全方位地理解反式因子与顺式序列之间的相互作用，有助于人们了解转录 ...