蛋白质工程的应用

    蛋白质的化学合成和修饰以及利用基因工程进行蛋白质表达是人类认识和利用蛋白质的巨大的飞跃。然而人们并不能满足于此, 因为不论是蛋白质的人工合成还是天然蛋白质的化学修饰都存在很多局限, 如得到的多肽长度、成本、修饰专一性等问题。相比之下基因工程表达蛋白质有很大的优势,但离达到人们所需要的蛋白质的性能还有很大距离。这就向蛋白质的研究利用提出了更高的要求, 蛋白质工程恰恰能够满足这个要求。

    蛋白质工程就是通过对蛋白质结构和功能关系的认识, 按人类的需要通过基因工程途径定向地改造和创造蛋白质的理论及实践。

  医用蛋白质工程

  利用生物细胞因子进行人类疾病治疗的独到作用已越来越被人们重视, 基因工程技术诞生后首先就被用于人生长激素释放抑制因子、胰岛素等医用蛋白质产品开发,大大降低了用于治疗的成本。利用大肠杆菌进行真核生物蛋白质表达会遇到生物活性低等问题, 解决这些问题的出路一是研究开发新的表达系统, 如酵母、哺乳动物细胞等,这方面已取得很大的成效。另一方面就需要借助蛋白质工程, 如利用分子设计和定点突变技术获得胰岛素突变体的工作国内外都取得了相当多的成果, 此外, 干扰素、尿激酶等蛋白质工程也都取得进展, 即将得到长效、速效、稳定作用更广的蛋白质药物。医用蛋白质的市场广大,待开发的产品也非常之多。此外, 利用蛋白质工程技术进行分子设计,通过肽模拟物(pep t idom im et ics) 构象筛选药物等方面研究更加丰富了蛋白质工程的内容。

   工业用酶的蛋白质工程

以酶的固定化技术为核心的酶工程是本世纪继生物发酵工程后又一次创造出巨大工业应用价值的现代生物工程技术, 蛋白质工程在这一领域应用可以说前景最看好。通过酶的结构或局部构象调整、改造, 可大大提高酶的耐高温、抗氧化能力, 增加酶的稳定性和适用pH 范围, 从而获得性质更稳定、作用效率更高的酶用于食品、化工、制革、洗涤等工业生产中, 这方面已取得了许多成功的先例, 如食品工业中用于制备高果糖浆的葡萄糖异构酶, 用于干酷生产的凝乳酶, 用于洗涤工业的枯草杆菌蛋白酶等蛋白质工程产品都将开发使用。

病毒疫苗的蛋白质工程

疫苗在病毒等病原引起的人及畜禽传染性疾病的预防中起着不可替代的作用, 从制备疫苗的途径来说已有几代产品, 目前如乙肝等基因工程疫苗已开始得到应用。通过抗原移植、构建各种颗粒体、活载体及多价疫苗的研究已经成为生物技术领域的研究热点, 但也遇到一些问题, 主要是移植抗原三级结构没有完全恢复天然状态, 因而使得抗原性不够理想。蛋白质工程技术将在今后的疫苗改造中发挥重要的作用, 不但可使抗原性得到最大的提高, 还可使重组疫苗抗病作用更加广泛。近年来越来越多的病毒精细结构的阐明正在为开展蛋白质工程奠定基础。

抗体的蛋白质工程

 抗体不仅在哺乳动物机体中担负着重要的体液免疫功能, 还在医学、生物学免疫诊断中被广泛地应用。本世纪证明了抗体是一类免疫球蛋白, 并相继阐明了抗体产生及其多样性的细胞和分子机制, 使免疫学研究成为生命科学前沿领域。同时抗体的制备技术也经历着一次又一次, 由血清抗体到杂交瘤单克隆抗体, 再到基因工程抗体库技术, 可谓日新月异。单克隆抗体给人类疾病的药物导向治疗带来了曙光, 但应用上遇到鼠抗体对人具有免疫原作用的问题, 蛋白质工程已成功用于解决这个问题。