《蛋白质工程制药》PPT课件

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1、第七章蛋白质工程制药第一节蛋白质和多肽类药物的分类第二节蛋白质分子设计与合成第三节蛋白质工程在制药中的应用1第一节蛋白质和多肽类药物的分类一、多肽与蛋白质肽：2-50蛋白质：>50一般来说，大于20个氨基酸的多肽与蛋白质没有明显界限。2二、多肽类药物的分类与作用激素类加压素、催产素、促皮质素及衍生物下丘脑-垂体肽激素消化道激素其他激素和活性肽细胞生长调节因子含有多肽成分的其他生化药物3三、蛋白质类药物的分类与作用激素、细胞生长调节因子、血浆蛋白质、黏蛋白、胶原蛋白、碱性蛋白质、蛋白酶抑制剂、植物凝集素4四、多肽和蛋白质类药物的性质酸碱性解离等电点pI离子结合蛋白质形成的盐在组织中广泛存在

2、；小离子与蛋白质特异性结合在组织和体液中起重要作用。5胶体性质——电荷和水化膜应用：除杂变性三维结构破坏6五、多肽和蛋白质类药物的制备提取分离纯化化学合成法蛋白质工程法7提取分离纯化原材料选择预处理多肽和蛋白质药物提取纯化来源丰富、目的物含量高、成本低破碎、防止变性水溶液提取、有机溶剂提取（溶解度、分子大小形状、电性等）8蛋白质工程法更换活性蛋白质的关键氨基酸残基调整蛋白质分子的某些肽段、结构域或寡糖链，生成合适的糖型，产生新的功能功能互补的两种基因工程药物在基因水平上融合9第二节、蛋白质分子设计与合成10蛋白质工程与蛋白质设计的术语是20世纪80年代初产生的。通过序列修饰改造改变蛋白质

3、的性质并有应用价值的第一个报道引起了人们广泛的关注，纷纷成立了蛋白质工程及设计的专门机构。尽管通过蛋白质工程研究已取得许多激动人心的成果，但是通过蛋白质设计产生一个结构确定、具有新的所希望性质的稳定的新蛋白质并不容易。11公开性蛋白质研究组织研究組織目標/特色ProteinStructureInitiative(美國NIH)十年內定出一萬個蛋白質的立體結構StructuralDiversityPilotProject(美國)Rockefeller大學主導之學術合作NMRParkProject(日本)利用NMR來決定老鼠蛋白質之結構ProteinStructureFactory(德國)醫學

4、上重要蛋白質結構之高速分析StructuralBiologyIndustrialPlatform(歐洲)包含幾個主要製藥公司等16家公司所組成的聯盟12蛋白质设计的目的和类型为蛋白质工程提供指导性信息；探索蛋白质的折叠机理。蛋白质设计分为基于天然蛋白质结构的分子设计及全新蛋白质设计（蛋白质从头设计）。13蛋白质设计目前存在的问题设计的蛋白质与天然蛋白质比较，缺乏结构的独特性及明显的功能优越性。所有设计的蛋白质有正确的形貌、显著的二级结构及合理的热力学稳定性，但一般说来它们的三级结构的确定性较差。14从图2-1(a)看出，天然蛋白质有确定主链结构及侧链构象。图2-1(b)所示的设计蛋白质的

5、结构是一组低能构象的集合，缺乏结构独特性。15蛋白质设计是一门新兴的研究领域，其本身在不断地发展，其内容也在不断地更新。蛋白质设计及结构与功能关系研究的必要性。蛋白质设计是多学科的交叉领域。蛋白质设计在许多方面取得的显著进展。16基于天然蛋白质结构的分子设计一、概述蛋白质结构与功能的关系的认识对蛋白质设计是至关重要的，蛋白质的结构涉及一级结构(序列)及三维结构。即使蛋白质的三维结构是已知的，选择一个合适的突变体仍是困难的，这说明蛋白质设计任务的艰巨性，它涉及多种学科的配合，如计算机模拟专家、X射线晶体学家、蛋白质化学家、生物技术专家等的合作与配合。17计算机模拟基因构建突变蛋白质产品功能

6、分析蛋白质设计循环18蛋白质分子设计大致涉及的几个重要方面在蛋白质设计开始之前，要对所要求的活性进行筛选。测定它们的序列、三维结构、稳定性、催化活性等。19专一性突变产物是蛋白质设计成败的关键。一些新技术，如PCR及自动化技术的发展使各种类型的基因工程变得快速、容易。计算机模拟技术在蛋白质设计循环中占有重要位置。建立蛋白质三维结构模型，确立突变位点或区域以及预测突变后的蛋白质的结构与功能对蛋白质工程是至关重要的。在明确突变位点或蛋白质序列应改变的区域后，可以进行定位突变，但要得到具有预期结构与功能的蛋白质是不容易的，可能需要经过几轮的循环。2021设计目标及解决办法蛋白质结构与功能的关系

7、对于蛋白质工程及蛋白质分子设计都是至关重要的。如果我们想改变蛋白质的性质，必须改变蛋白质的序列。Hartley等于1986年完成了一个我们所要的有关蛋白质重要性质设计目标及解决办法表，该表至今仍有参考价值。22设计目标解决办法热稳定性对氧化的稳定性对重金属的稳定性pH稳定性提高酶学性质引入二硫桥增加内氢键数目改善内疏水堆积增加表面盐桥把Cys转换为Ala或Ser把Met转换为Gln、Val、Ile或Leu把Trp转换为Phe或Tyr