Применение и развитие белковой инженерии

Белковая инженерия заключается в получении информации о физико-химических свойствах и молекулярных свойствах белков посредством изучения химии белков, кристаллографии белков и динамики белков и на этой основе целенаправленного проектирования и модификации генов, кодирующих белки, и получения генетически модифицированных систем организма. которые могут экспрессировать белки с помощью технологий генной инженерии, и это могут быть трансгенные микроорганизмы, трансгенные растения, трансгенные животные и даже клеточные системы.

Практическое применение:

1.Улучшенная стабильность

Улучшение стабильности белков включает следующие аспекты: (1) продление периода полураспада ферментов;

(2) улучшить термическую стабильность ферментов;

(3) продлить срок годности лекарственных белков;

(4) Сопротивляться потере активности, вызванной окислением важных аминокислот.

Глюкозоизомераза (GI) широко используется в промышленности с целью улучшения ее термостабильности, Zhu Guoping et al. определили, что глицин в положении 138 (Gly138) был целевой аминокислотой, а затем использовали метод двойного праймера для мутации гена GI in vitro сайт-направленным мутагенезом, заменяя Gly138 пролином (Pro138), и рекомбинантную плазмиду, содержащую мутант, экспрессируется в Escherichia coli, и результаты показали, что термический период полураспада мутантного GI был в два раза дольше, чем у дикого типа, оптимальная температура реакции была увеличена на 10 ~ 12 ° C, а удельная активность фермента была такой же. Согласно анализу, после того, как Pro заменяет Gly138, это может быть связано с введением пиррольного кольца, которое может как раз заполнять дырку возле Gly138, делая пространственную структуру белка более жесткой, тем самым улучшая термостабильность фермента.

2.Слитые белки

N-концевая 5-пептидная линейность структуры энкефалина (Enk) представляет собой важную функциональную область, которая связывается с δ-рецепторами, а интерферон (IFN) представляет собой противовирусный и противоопухолевый цитокин широкого спектра действия. Ли Мэнфэн и др. химически синтезировали область, кодирующую EnkN-концевой 5-пептид, которая была связана с геном α3 IFN человека через область, кодирующую 1-пептид, и экспрессировали этот слитый белок в Escherichia coli. В качестве моделей использовали клетки аденокарциномы толстой кишки человека in vitro и клетки мультиформной глиомы, при этом ингибирующая активность слитого белка была значительно выше, чем у одного IFN, при использовании метода включения нуклеозида 3H-тимина, а увеличение ингибирующей активности было опосредовано Enk. наведите регион с помощью анализа конкурентного блокирования налоксона.

3.Измененная деятельность

Обычно через 30–60 минут после еды содержание инсулина в крови человека достигает своего пика и возвращается к базовому уровню в течение 120–180 минут. Однако в настоящее время клиническое использование препаратов инсулина достигает максимума только через 120 минут после инъекции и длится 180–240 минут, что несовместимо с физиологическими состояниями человека. Эксперименты показали, что инсулин существует в виде димеров при высоких концентрациях (более 10-5моль/л) и преимущественно в мономерной форме при низких концентрациях (менее 10-9моль/л). Инсулин быстрого действия предназначен для предотвращения образования агрегатов инсулина. Структура и свойства инсулиноподобного фактора роста-I (IGF-I) имеют высокую степень гомологии и трехмерного структурного сходства с инсулином, но IGF-I не образует димера. Аминокислотная последовательность B28-B29 в домене B IGF-I (соответствующая B-цепи инсулина) обращена на обратную по сравнению с B28-B29 B-цепи инсулина. Поэтому B-цепь инсулина была заменена на B28Lys-B29Pro для получения мономерного инсулина быстрого действия. Этот инсулин быстрого действия прошел клинические испытания.

4.Модификация противораковых ферментов

Gene therapy for cancer is divided into two aspects: drugs act on cancer cells to specifically inhibit or kill cancer cells, and drugs protect normal cells from chemical drugs, which can increase the dose of chemotherapy. HERPES VIRUS (HSV) THYMINE KINASE (TK) CAN CATALYZE THE PHOSPHORYLATION OF THYMINE AND OTHER STRUCTURAL ANALOGUES SUCH AS GANCICLOVIR AND ACYCLOVIR ACYCLIC GUANOSINE. THE LACK OF A 3′ HYDROXYL GROUP IN GANCICLOVIR AND ACYCLOVIR ALLOWS IT TO STOP DNA SYNTHESIS AND THUS KILL CANCER CELLS. THE ABILITY OF HSV-TK TO CATALYZE GANCICLOVIR AND ACYCLOVIR CAN BE IMPROVED BY GENETIC MUTATIONS. One was screened from a large number of random mutations, and 6 amino acids were replaced near the active site of the enzyme, and the catalytic capacity was increased by a factor of 43 and 20, respectively. O6-alkyl-guanine is the main mutagen and cytotoxin formed by the treatment of DNA with alkylating agents, including nitroso drugs for chemotherapy, so the dosage of these nitroso drugs is limited. O6-alkylguanine-DNA alkyltransferase (AGT) removes the alkyl group on guanine O6 and plays a protective role. Human AGT was expressed and protected in murine bone marrow cells by reverse viral transfection. Through mutation treatment, some positive mutant AGT genes were obtained, and the activity was higher than that of the wild type, and it was found that the 6th proline in one mutant gene was replaced by alanine.

5.Химерные антитела

Иммуноглобулины имеют Y-образную форму и состоят из двух тяжелых цепей и двух легких цепей, связанных друг с другом дисульфидными связями. Каждую цепь можно разделить на вариабельную область (N-конец) и константную область (С-конец), причем сайт адсорбции антигенов находится в вариабельной области, а сайт адсорбции цитотоксинов или других функциональных факторов - в константной области. Три части каждой вариабельной области сильно вариабельны по аминокислотной последовательности, в трехмерной структуре - рыхлая структура на конце β-складки (CDR), которая является местом связывания антигена, а остальная часть - опорой. структура CDR. Структура CDR разных видов консервативна, что позволяет создавать антитела путем белковой инженерии. Мышиные моноклональные антитела отвергаются иммунной системой человека, и их потенциальные терапевтические преимущества не используются. Химерные антитела представляют собой константную область мышиного моноклонального антитела, замененную константной областью человеческого антитела, так что его иммуногенность значительно снижается. Например, Mab17-1A, моноклональное антитело, используемое для лечения аденокарциномы прямой кишки (COLORECTALADENOCARCINOMA). Хотя у химерных антител все еще возникают проблемы с иммуногеном, несколько химерных антител прошли клинические испытания. Так называемое гуманизированное антитело предназначено для прививки области адсорбции антигена к человеческому антителу так, чтобы экзогенная пептидная цепь антитела была сведена к минимуму, а иммуногенность сведена к минимуму. Однако когда CDR трансдуцируется только человеческими антителами, его способность к адсорбции антигена очень мала, и для поддержания исходной адсорбционной способности необходимо нести несколько каркасных аминокислотных остатков. Таким образом, возникает противоречие между иммуногенностью и адсорбцией антигена. Замена аминокислоты на аминокислоту или анализ in silico могут максимально снизить иммуногенность при сохранении исходной адсорбции. CAMPATH-1H, первое клинически использованное человеческое антитело для лечения лимфогранулематозных заболеваний и ревматоидного артрита, вызывает иммунный ответ более чем у половины пациентов, несмотря на свою выдающуюся эффективность. Однако другие гуманизированные антитела, такие как ANTI-CD33 для лечения лейкоза позвоночника, вызывают незначительный иммунный ответ.

 

Перспективы развития:

Белковая инженерия — развивающаяся область. Возможности белковой инженерии произвели революцию в здравоохранении, промышленности, исследованиях и разработках. В этой статье мы суммируем текущую тенденцию развития белковой инженерии и показываем, что модификация белков не только развивается от традиционных методов к новым, но также открывает новые пути для многих новых белков с новыми свойствами и приложениями. Этот обзор дает читателям представление о последних подходах и масштабах белковой инженерии, а также о том, как лучше всего использовать эти методы. Он также подчеркивает важность белковой инженерии в будущем и проливает свет на несколько таких методов, которые можно оптимизировать и хорошо изучить для производства сконструированных белков на промышленном уровне. Очевидно, что с быстрым появлением новых методов и путей в этой области белковая инженерия вскоре может стать столь же важной, как и настройка ДНК для эффективной инженерии целевых действий и функций в белках.

О БайЛун Биотехнологическая Компания, ООО:

БайЛун Biotechnology Co., Ltd. stands as a leading supplier and premier technical service provider, specializing in the provision of comprehensive bioreactor systems and advanced control solutions. Our extensive product line encompasses a wide array of offerings, ranging from bioreactors (fermenters) to animal cell bioreactors, biological shakers, and control systems tailored for bioprocessing applications. With a capacity spanning from 0.1L to 1000KL, we are committed to fostering the growth of China’s bioreactor industry on a global scale.

В БайЛун, we boast a seasoned team of engineers equipped with profound expertise in fermentation processes, biochemical equipment, and chemical technology. Moreover, we actively engage nationally renowned experts and scholars as technical consultants, ensuring the robust technological underpinnings of our products. Central to our ethos is a relentless pursuit of product innovation and technological leadership, all geared towards guaranteeing utmost customer satisfaction. We hold ourselves accountable to prioritize customer benefits, embodying this commitment as the cornerstone of Bailun Company’s core values.

Наш разнообразный портфель продуктов тщательно разработан для удовлетворения разнообразных потребностей наших клиентов. С самого начала мы придерживались принципов приоритета качества, клиентоориентированности и честности операций. Наша непоколебимая приверженность удовлетворению растущих потребностей наших клиентов двигает нас вперед. Принимая волну экономической глобализации, мы искренне приглашаем к сотрудничеству предприятия по всему миру, стремясь к взаимному процветанию и успеху.

Дух БайЛун воплощает в себе приверженность клиентоориентированности, стремление к совершенству в области качества, приверженность справедливости и порядочности, а также непоколебимое стремление к постоянному совершенствованию и инновациям.

Связаться с нами:

Добавить: 6848# Liuxiang Rd., Цзядин, Шанхай, Китай

Контактное лицо: Мэдди

Электронная почта: sales@fermentertech.com

Телефон:+86-134-7276-8163 (WhatsApp)

Веб-сайт: https://bioreactortech.com/