蛋白質(zhì)工程介紹：
基因的核苷菌順序決定了蛋白質(zhì)中氨基酸的排列次序。在DNA重組技術(shù)等的基礎(chǔ)上，通過(guò)核苷酸缺失、插入、移位和替換等方式使基因突變，來(lái)構(gòu)建人們期待的新基因，從而產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)（酶）已經(jīng)為可能。此稱為蛋白質(zhì)工程。
例如，一個(gè)蛋白質(zhì)中特定的氨酸要突變成肽氨酸，只要制備得到這個(gè)蛋白質(zhì)的基因或是cDNA基因，又知道要突變的部位及其鄰近的堿基順序，就能實(shí)現(xiàn)這種突變。已知*是由TCT編碼若把C突變成G，就變成半肽氨酸的密碼TGT。為此，用人工合成一段寡聚核苷酸引物，引物里除含有TGT外，其余核苷酸均與基因部分互補(bǔ)。打開(kāi)含有被突變蛋白質(zhì)基因的雙條鏈，用引物與之互補(bǔ)鏈退火（加入退火在適宜溫度下進(jìn)行，約15個(gè)堿基中，有一個(gè)堿基錯(cuò)配是可以容忍的）。由DNA聚合酶延伸、克隆所得鏈轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞復(fù)制，即產(chǎn)生兩種子代DNA。一種順序中含有TCT順序，另一種含有TGT順序。表達(dá)具有TGT順序的DNA，既可以產(chǎn)生在*部位上半肽氨酸代替*的蛋白質(zhì)，原則上應(yīng)用這種寡聚核苷酸誘導(dǎo)突變的方法可以生產(chǎn)任何特定的蛋白質(zhì)（酶）。
據(jù)1991年至1992年“Science”統(tǒng)計(jì)，在全文報(bào)道的13個(gè)蛋白質(zhì)晶體中，有9個(gè)是基因克隆表達(dá)的蛋白，占總數(shù)的69%。這一情況表明：基因表達(dá)和定點(diǎn)突變等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合將產(chǎn)生更多的新功能蛋白質(zhì)。應(yīng)用定點(diǎn)突變還可以了解蛋白質(zhì)是如何折疊、如何識(shí)別其他分子以及如何催化反應(yīng)和如何加工等結(jié)構(gòu)與功能。
由于DNA的核苷酸順序比蛋白質(zhì)的氨基酸順序易測(cè)定，所以可以通過(guò)測(cè)定基因的核苷酸順序，來(lái)推導(dǎo)蛋白質(zhì)的氨基酸順序，并預(yù)測(cè)可能的空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是生物功能的基礎(chǔ)。過(guò)去測(cè)定蛋白質(zhì)順序是十分困難的，乳S.Sanger用了十年的時(shí)間，于1953年才報(bào)道了胰島素的全部氨基酸排列順序。根據(jù)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)（PDB）統(tǒng)計(jì)，自1959年測(cè)定肌紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)以來(lái)，到1988年以前的30年間，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)測(cè)定總數(shù)大約是300個(gè)。幾乎是10年一個(gè)。直到DNA重組技術(shù)等新技術(shù)出現(xiàn)后的1988年，結(jié)構(gòu)的預(yù)定速度增長(zhǎng)到100個(gè)/年；隨后以驚人的速度發(fā)展，到1990年接近1個(gè)/d，1995年達(dá)到3.5/d。所以，生命科學(xué)自20世紀(jì)90年代以來(lái)，迎來(lái)了結(jié)構(gòu)生物學(xué)的時(shí)代。所謂結(jié)構(gòu)生物學(xué)即是以生命物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，來(lái)闡明生命活動(dòng)和生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)。
應(yīng)該說(shuō)，DNA重組技術(shù)、PCR、定點(diǎn)突變等技術(shù)已在核酸和蛋白質(zhì)兩大分子物質(zhì)研究之中架起了一座橋梁。生物化學(xué)家，現(xiàn)在可以在基因和蛋白質(zhì)兩個(gè)研究領(lǐng)域之間“自由走來(lái)走去”。從基因和cDNA的分析中，可以發(fā)現(xiàn)以前不知道的蛋白質(zhì)的存在，并將它們分離和純化出來(lái)。相反，純化一種蛋白質(zhì)可以找到它的基因或cDNA基因。因?yàn)楝F(xiàn)在有了微量化學(xué)技術(shù)和基因克隆擴(kuò)增技術(shù)（包括PCR技術(shù)），只要有微量的蛋白質(zhì)和核酸就足夠了。
第四節(jié)、體細(xì)胞克隆技術(shù)
1997年“Nature”雜志報(bào)道，英國(guó)學(xué)者I.Wilmut等人從一只胚胎羊中取出乳腺上皮細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)（供體），再用另一母羊的卵母細(xì)胞（受體）摘出細(xì)胞核后，與上述乳腺上皮細(xì)胞進(jìn)行體外融合。融合體經(jīng)培養(yǎng)后，植入受體母羊的子宮中，結(jié)果發(fā)育并分娩出一頭小羊“多利”。由于這頭小羊不是由受精卵發(fā)育而成的，而是由體細(xì)胞核（乳腺細(xì)胞）在卵細(xì)胞中無(wú)性繁殖而成，所以稱為“克隆羊”。形成的個(gè)體具有供體所具有的特征。
這是20世紀(jì)90年代生物科學(xué)震驚世界的成就。它表明成熟的體細(xì)胞可以不經(jīng)過(guò)有性繁殖而發(fā)育成個(gè)體，這在過(guò)去是認(rèn)為不可能的。其潛在的誘惑力在于既然可以克隆羊，是否也可以克隆其他動(dòng)物，以至人自身。其前景不僅在生物學(xué)界，也在社會(huì)學(xué)、人類學(xué)、倫理學(xué)界引起了廣泛的重視和爭(zhēng)論。自那以后，世界范圍內(nèi)先后成功地克隆出了牛、馬、猴、狗等動(dòng)物。有的克隆動(dòng)物，如牛還有了后代。然而，這項(xiàng)技術(shù)還有待成熟（多利三年后死亡），許多克隆動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育及特性還有待研究、重復(fù)驗(yàn)證。但這項(xiàng)技術(shù)在生物學(xué)上的確是了不起的事件，如果將這項(xiàng)技術(shù)用于挽救一些瀕臨滅絕的物種等方面，其價(jià)值將是不可估量的。
會(huì)員1.png)