文档介绍：第二章蛋白质分子设计
一、蛋白质分子设计的含义
蛋白质分子设计(Protein Design):依赖于蛋白质结构测定和分子模型的建立,按照蛋白质构效关系的理论基础,设计出比天然蛋白质性能优越的新型蛋白质。
蛋白质设计属于多学科交叉领域(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) 。
蛋白质设计目的:有目的地为工程蛋白质的改造提供设计方案和指导信息;探索蛋白质的折叠机理。
蛋白质设计的目标:产生既能折叠为预想的结构又具有特定功能的工程蛋白质。
途径:反向实现蛋白质与工程底物的契合,改变功能;从头设计功能蛋白质。
蛋白质设计目前存在的问题:与天然的蛋白质比较,缺乏结构的独特性及明显的功能优越性;三级结构的确定性较差。
二、蛋白质分子设计原理
蛋白质分子设计的层次
三维结构已知:直接将三维结构信息和蛋白质的功能相关联进行设计,属于高层次的设计。
三维结构未知:借助一级结构序列信息及生物化学性质进行分子设计工作。
蛋白质分子设计的基础
蛋白质生物功能的多样性;
蛋白质功能由其高级结构决定;
蛋白质的一级结构及其其构象与功能的关系;
蛋白质的空间构象与功能活性的关系;
结构生物学与生物信息学蛋白质分子设计的促进作用。
蛋白质分子设计的原则
活性设计:分子设计的第一步,主要考虑被研究的蛋白质功能,涉及选择化学基团及其空间取向;
专一性设计:指功能性蛋白质在发挥其生理功能的时,总是与其他分子发生专一性相互作用;
框架(Scaffold)设计:对蛋白质分子的立体设计,是分子设计中最难的一部;
疏水基团与亲水基团需要合理分布;
考虑最优氨基酸侧链的特定几何排列。
蛋白质分子设计的程序
设计目标
蛋白质数据库
建立结构模型
获得目标蛋白质
结构信息分析
检测
序列合成
修正设计
收集相关蛋白质的结构信息,建立所研究蛋白质的结构模型,结构模型的生物信息分析,选择设计目标,序列分析,预测结果,获得新蛋白质,新蛋白质的检测,完成新蛋白质设计。
蛋白质分子设计
基于天然蛋白质结构的分子设计
蛋白质设计原理
蛋白质设计中结构与功能关系的研究
天然蛋白质剪接
全新蛋白质设计
蛋白质的从头设计