① 蛋白质工程无需构建基因表达载体
② 通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然的蛋白质
③ 蛋白质工程需要用到限制酶和DNA连接酶
④ 蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的
①蛋白质分子结构设计
②DNA合成
③预期蛋白质功能
④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
①设计预期的蛋白质结构
②找到相对应的脱氧核苷酸的序列
③推测应有的氨基酸的序列
④蛋白质的预期功能
胰岛素的应用是糖尿病治疗历史上的一个里程碑。胰岛素自1922年用于临床以来,就成为治疗糖尿病的特效药物。目前全世界糖尿病患者已超过四亿,为临床提供充足、质量可靠的胰岛素制剂是现代生物制药领域的一项重要工程。
人胰岛素由胰岛 β 细胞合成,核糖体上最初形成的是前胰岛素原单链多肽,进入内质网腔后,信号肽被切除,形成胰岛素原。高尔基体内的特异性肽酶将胰岛素原的 C 肽区域切除,A 链和 B 链通过二硫键形成共价交联的活性胰岛素(如图)。
最初用于临床的胰岛素几乎都是从猪、牛胰脏中提取的。猪、牛胰岛素与人胰岛素生理功能相似,但氨基酸序列有微小差异。接受动物胰岛素治疗的患者有5%~10%出现不同程度的过敏反应,抗动物胰岛素抗体还可能对患者的胰岛 β 细胞功能产生负面影响。
随着基因工程技术的发展,重组人胰岛素逐渐取代动物胰岛素。早期的重组人胰岛素生产,采用A、B链分别表达法。后来该方法被胰岛素原表达法取代,即由大肠杆菌合成胰岛素原,然后经细胞外酶切获得胰岛素。1987年用酵母菌生产重组人胰岛素的方法出现。重组人胰岛素的结构与人体自身分泌的胰岛素结构完全相同,但无法完全模拟生理胰岛素曲线,容易导致血糖波动,甚至导致低血糖发生。
上世纪90年代,科学家通过改变胰岛素的氨基酸序列和结构,研制出能更好模拟生理胰岛素分泌特点的胰岛素类似物,包括速效胰岛素和长效胰岛素类似物。例如,将人胰岛素 B 链第28位的脯氨酸替换为天门冬氨酸,可有效抑制胰岛素单体的聚合,皮下注射这种速效胰岛素类似物后,起效快(10-20分钟起效)、血药浓度峰值高、药效消失快,已经在临床上广泛应用。
a.直接从细胞内总 DNA 中分离目的基因
b.用化学方法直接人工合成目的基因
c.以 mRNA 为模板逆转录合成目的基因
d.利用 PCR 扩增人胰岛素原基因的编码序列
资料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”。
资料乙:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性,科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造,使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。
①科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,目的是降低转基因奶牛分泌的乳汁中乳糖的含量
②人生长激素基因工程菌产生的生长激素属于该工程菌的初生代谢物
③基因工程和蛋白质工程都需要在分子水平对基因进行操作
④蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息