华东理工大学：《酶工程》课程PPT教学课件（讲稿）第七章 酶的定向进化与稳定性探究

第七章酶的定向进化与稳定性探究 第一节定向进化简介 第二节定向进化的应用 第三节蛋白质的稳定性 第四节蛋白质不可逆失活的原理和机理

• 第一节 定向进化简介 • 第二节 定向进化的应用 • 第三节 蛋白质的稳定性 • 第四节 蛋白质不可逆失活的原理和机理

第一节定向进化简介 理论来源 概 ·三.定向进化的选择策略 四.杂合酶

• 一．理论来源 • 二．概念 • 三．定向进化的选择策略 • 四．杂合酶

理论来源 利用基因工程原理可以在实验室中模拟生 物进化过程 化学进化 生物进化

• 利用基因工程原理可以在实验室中模拟生 物进化过程 – 化学进化 – 生物进化

化学進化 HEMICAL EVOLUTION 原子 (豹100種類) 低分子化合物 鎖状|連結 高分子化合物 (夕八夕質,核酸,脂質,多糖類本￡) 薄膜状,粒子状,網目状女￡ 組动合杠d 高分子複合体 ↓ 細胞生物進化 BIOLOGICAL EVOLUTION

哺乳类 被子植物 操子植物 原素动物 节肢动物 皮动物 腔肠动物 真核生物 原生动物 原核生物 n 生物进化谱系树

概念 酶分子改造 化学修饰,定点突变 定向进化

• 酶分子改造 – 化学修饰，定点突变 • 定向进化

定向进化示意图 随机突变+定向选择=目标突变体 最适生长温度提高了! 诱发突变的 因素 细菌 50℃培养 最适生长温度为 突变体库 选择压力 温度耐受型突 37℃C (温度) 变体

随机突变+定向选择＝目标突变体 细菌 诱发突变的 因素 50 0C培养 突变体库 选择压力 （温度） 温度耐受型突 变体 最适生长温度为 37 0C 最适生长温度提高了！

-Reactants Enzyme(s) Products一 1 Enzyme known? Screen or yes Catalytic directed evolution antibody 2 Adequate activity? es no 3 Adequate stability? rDNA Mutagenesis yes no 4 Readily available? Protein Molecular yes modelling 5 Process development Structure Strategies for the development of effective enzymes

Strategies for the development of effective enzymes

定向进化 属于蛋白质的非合理设计,它不需要事先了解 酶的空间结构和催化机制,人为地创造特殊的 进化条件,模拟自然进化机制(随机突变、基 因重组和自然选择),在体外改造酶基因,并 定向选择(或筛选)出所需性质的突变酶

– 属于蛋白质的非合理设计，它不需要事先了解 酶的空间结构和催化机制，人为地创造特殊的 进化条件，模拟自然进化机制（随机突变、基 因重组和自然选择），在体外改造酶基因，并 定向选择（或筛选）出所需性质的突变酶

澄清一个事实:定向进化不是定点突变 定向进化:突变筛选 突变位点是随机的,不确定的; 突变位点的数目也是不确定的; 突变的效应更是不可预知的; 理论上讲,凡是能够引起突变的因素(物理的,化学的, 生物的)都可以应用于定向进化中突变体的产生。 定点突变: 突变位点是确定的,突变的个数也是预知的 突变的效应可能是已知的,也可能是未知的 定点突变的方法一般是以PCR技术为基础的

• 定向进化：突变 筛选 突变位点是随机的，不确定的； 突变位点的数目也是不确定的； 突变的效应更是不可预知的； 理论上讲，凡是能够引起突变的因素（物理的，化学的， 生物的）都可以应用于定向进化中突变体的产生。 • 定点突变： 突变位点是确定的，突变的个数也是预知的； 突变的效应可能是已知的，也可能是未知的； 定点突变的方法一般是以PCR技术为基础的