蛋白質(zhì)工程在醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用 一、提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性葡萄糖異構(gòu)酶(G1)在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，為提高其熱穩(wěn)定性，朱國(guó)萍等人在確定第138位甘氨酸(Glyl38)為目標(biāo)氨基酸后，用雙引鉤法對(duì)GI基因進(jìn)行體外定點(diǎn)誘變，以脯氨酸(Pr0138)替代Glyl38，含突變體的重組質(zhì)粒在大腸桿菌中表達(dá)。結(jié)果突變型GI比野生型的熱半衰期長(zhǎng)1倍，酶比活性相同。據(jù)分析，PM替代Glyl38后，可能由于引入了一個(gè)吡咯環(huán)，該側(cè)鏈剛好能夠填充于Glyl38附近的空洞，使蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)更具剛性，從而提高了酶的熱穩(wěn)定性。二、融臺(tái)蛋白質(zhì)腦啡肽(Enk)N端5肽線形結(jié)構(gòu)是與S型受體結(jié)合的基本功能區(qū)域，干擾素(IFN)是一種廣譜抗病毒抗腫瘤的細(xì)胞因子。黎孟楓等人化學(xué)合成了EnkN端5肽編碼區(qū)，通過一連接3肽編碼區(qū)與人α1型IFN基因連接，在大腸桿菌中表達(dá)了這一融合蛋白。以體外人結(jié)腸腺癌細(xì)胞和多形膠質(zhì)瘤細(xì)胞為模型，采用’H-胸腺嘧啶核苷摻人法證明該融合蛋白抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的活性顯著高于單純的IFN，通過納洛酮競(jìng)爭(zhēng)阻斷實(shí)驗(yàn)證明，抑制活性的增高確由Enk導(dǎo)向區(qū)介導(dǎo)。三、蛋白質(zhì)活性的改變通常飯后30-60min，人血液中胰島素的含量達(dá)到高峰，120-180rain內(nèi)恢復(fù)到基礎(chǔ)水平。而目前臨床上使用的胰島素制劑注射后120 rain后才出現(xiàn)高峰，且持續(xù)180-240min，與人生理狀況不符。實(shí)驗(yàn)表明，胰島素在高濃度(大于10～5mol/L)時(shí)以二聚體形式存在，低濃度時(shí)(小于±0～9mol/L)時(shí)主要以單體形式存在。設(shè)計(jì)速效胰島素的原則就是避免胰島素形成聚合體。胰島素生長(zhǎng)因子-工(1GF-1)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與胰島素具有高度的同源性和三維結(jié)構(gòu)的相似性，但I(xiàn)GF-I不形成二聚體。IGF-I的B結(jié)構(gòu)域(與胰島素B鏈相對(duì)應(yīng))中1328～B29氨基酸序列與胰島素B鏈的B28～B29相比，發(fā)生顛倒。因此，將胰島素B鏈改為B28Lys-B29Pro，獲得單體速效胰島素。該速效胰島素已通過臨床試驗(yàn)。 四、治癌酶的改造癌癥的基因治療分為兩個(gè)方面：藥物作用于癌細(xì)胞，特異性地抑制或殺死癌細(xì)胞；藥物保護(hù)正常細(xì)胞免受化學(xué)藥物的侵害，可以提高化學(xué)治療的劑量。單純皰疹毒(HSV)胸腺嘧啶激酶(TK)可以催化胸腺核苷和其他結(jié)構(gòu)類似物如更昔洛韋和阿昔洛韋(無環(huán)鳥苷)磷酸化。更昔洛韋和阿昔洛韋缺少3’端羥基，就可以終止D14A的合成，從而殺死癌細(xì)胞。HSV-TK催化更昔洛韋和阿昔洛韋的能力可以通過基因突變來提高。從大量的隨機(jī)突變中篩選出一種，在酶活性部位附近有6個(gè)氨基酸被替換，催化能力提高43和20倍。06-烷基-鳥嘌呤-DNA烷基轉(zhuǎn)移酶(06-alkylguanine-DNA alkyltransferase，AGT)能夠?qū)ⅧB嘌呤06上的烷基去除，起到保護(hù)作用。通過反向病毒轉(zhuǎn)染，人類AGT在鼠骨髓細(xì)胞中表達(dá)并起到保護(hù)作用。通過突變處理，得到一些正突變AGT基因，且活性比野生型高，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)一個(gè)突變基因中的第139位脯氨酸被丙氨酸替代。