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蛋白质工程:从定向进化到计算设计 被引量:36
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作者 曲戈 朱彤 +2 位作者 蒋迎迎 吴边 孙周通 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1843-1856,共14页
定向进化通过建立突变体文库与高通量筛选方法,快速提升蛋白的特定性质,是目前蛋白质工程最为常用的蛋白质设计改造策略。近十年随着计算机运算能力大幅提升以及先进算法不断涌现,计算机辅助蛋白质设计改造得到了极大的重视和发展,成为... 定向进化通过建立突变体文库与高通量筛选方法,快速提升蛋白的特定性质,是目前蛋白质工程最为常用的蛋白质设计改造策略。近十年随着计算机运算能力大幅提升以及先进算法不断涌现,计算机辅助蛋白质设计改造得到了极大的重视和发展,成为蛋白质工程新开辟的重要方向。以结构模拟与能量计算为基础的蛋白质计算设计不但能改造酶的底物特异性与热稳定性,还可从头设计具有特定功能的人工酶。近年来机器学习等人工智能技术也被应用于计算机辅助蛋白质设计改造,并取得瞩目的成绩。文中介绍了蛋白质工程的发展历程,重点评述当前计算机辅助蛋白质设计改造方面的进展与应用,并展望其未来发展方向。 展开更多
关键词 蛋白质工程 计算设计 结构模拟 能量函数 人工智能
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脯氨酸对蛋白质热稳定性的贡献 被引量:16
2
作者 朱国萍 滕脉坤 王玉珍 《生物工程进展》 CSCD 2000年第4期48-51,共4页
单一氨基酸的置换可以改变酶的热稳定性。脯氨酸 (Pro)残基在蛋白质结构及其热稳定性中具有特殊作用。它十分偏爱 β 转折或无规卷曲结构 ,而很少出现在α 螺旋和 β 折叠中。分析认为在改善酶热稳定性的蛋白质工程中 ,只要主链构象不... 单一氨基酸的置换可以改变酶的热稳定性。脯氨酸 (Pro)残基在蛋白质结构及其热稳定性中具有特殊作用。它十分偏爱 β 转折或无规卷曲结构 ,而很少出现在α 螺旋和 β 折叠中。分析认为在改善酶热稳定性的蛋白质工程中 ,只要主链构象不发生骤变 ,则可在适当的β 转折或无规卷曲中引入Pro ,通过其刚性的吡咯烷环 ,降低蛋白质去折叠时的骨架熵 ,从而使其周围的构象更合理。这一Pro理论 (theprolinetheory)的分子设计新思路将会得到进一步的发展和完善。 展开更多
关键词 脯氨酸 二级结构 热稳定性 蛋白质工程
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溶栓剂研究的新进展 被引量:16
3
作者 焦建伟 茹炳根 《生物工程进展》 CSCD 2002年第1期30-32,29,共4页
近年来对溶栓剂的研究取得了很好的成果 ,主要集中在单链尿激酶型纤溶酶原激活剂 (scu PA) ,组织型纤溶酶原激活剂 (t PA) ,葡萄球菌激酶 (SAK)等 ,对分子进行设计改造 ,保留它们高效的溶栓功能同时赋予新的功能。在对分子空间结构域和... 近年来对溶栓剂的研究取得了很好的成果 ,主要集中在单链尿激酶型纤溶酶原激活剂 (scu PA) ,组织型纤溶酶原激活剂 (t PA) ,葡萄球菌激酶 (SAK)等 ,对分子进行设计改造 ,保留它们高效的溶栓功能同时赋予新的功能。在对分子空间结构域和活性功能区分析的基础上 ,研制出更有效的。 展开更多
关键词 溶栓剂 血栓 蛋白质工程 研究进展
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分子对接方法在药物发现之外领域的应用 被引量:22
4
作者 许先进 王存新 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1872-1880,共9页
分子对接是一个预测蛋白质与配体的结合模式和结合自由能的强有力的计算工具.该方法起源并主要应用于药物设计与研发领域,而其设计思想却可以服务于很多其他领域的研究.详细叙述了分子对接的基本原理和方法,并进一步介绍了应用广泛的基... 分子对接是一个预测蛋白质与配体的结合模式和结合自由能的强有力的计算工具.该方法起源并主要应用于药物设计与研发领域,而其设计思想却可以服务于很多其他领域的研究.详细叙述了分子对接的基本原理和方法,并进一步介绍了应用广泛的基于分子对接的虚拟筛选技术.然后,结合已发表的文献,具体介绍了分子对接方法在蛋白质工程、生物修复、生物传感器及纳米科学等领域的应用.这将有助于分子对接方法及相关技术更好地服务于非药物发现领域的研究工作. 展开更多
关键词 分子对接 蛋白质工程 生物修复 生物传感器 纳米科学
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枯草杆菌蛋白酶基因工程的研究进展 被引量:13
5
作者 王凡强 马美荣 +1 位作者 王正祥 诸葛健 《生物工程进展》 CSCD 2000年第2期41-44,共4页
本文介绍了枯草杆菌蛋白酶 (Subtilisin)的研究现状 ,即利用定位诱变和体外重组等技术改变酶的性质 ,包括催化活性、底物特异性、稳定性、低温适应性以及酶在有机相中的性能等。对枯草杆菌蛋白酶的成功改造不仅有可观的商业价值 。
关键词 枯草杆菌蛋白酶 定位诱变 体外重组 蛋白质工程
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饲料用酶制剂的研究进展与趋势 被引量:18
6
作者 杨培龙 姚斌 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1844-1851,共8页
饲料用酶目前已成为世界工业酶产业中增长速度最快、势头最强劲的一部分。畜牧业开发应用饲料用酶制剂有着重大意义:可缓解饲料资源短缺、人畜争粮的局面,有利于保障粮食安全;提供更为安全、优质的动物产品,有利于保障食品安全;减轻环... 饲料用酶目前已成为世界工业酶产业中增长速度最快、势头最强劲的一部分。畜牧业开发应用饲料用酶制剂有着重大意义:可缓解饲料资源短缺、人畜争粮的局面,有利于保障粮食安全;提供更为安全、优质的动物产品,有利于保障食品安全;减轻环境污染,保障养殖业的可持续发展。饲料用酶的应用效果已在世界范围内得到公认,但酶的使用量还较低,其主要原因在于饲料用酶的性质难以满足饲料工业的要求,以及饲料用酶表达量低,生产成本较高。因此,目前的研发趋势主要体现在:1)饲料用酶基因资源的高通量筛选技术,尤其是特殊环境微生物和未培养微生物中的基因资源;2)酶蛋白的分子改良技术,利用蛋白质工程技术定向改良,创造具有优良特性的酶蛋白质分子,进一步提高饲料用酶的应用性能;3)饲料用酶高效表达和生产技术;4)饲料用酶的应用效果快速评估技术和配套应用技术体系。 展开更多
关键词 饲料酶制剂 基因克隆 高通量筛选 蛋白质工程 高效表达 应用技术
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微生物凝乳酶的研究进展 被引量:17
7
作者 高维东 甘伯中 +2 位作者 丁福军 纪银莉 朱雄英 《中国乳品工业》 CAS 北大核心 2009年第5期34-36,47,共4页
介绍了凝乳酶的分子特性和凝乳机理,综述了微生物凝乳酶的研究进展,最后介绍了利用基因工程生产凝乳酶和蛋白质工程改造凝乳酶的研究状况,并对凝乳酶的未来生产与开发作了展望。
关键词 微生物凝乳酶 基因工程 蛋白质工程
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蛋白质工程的研究 被引量:10
8
作者 唐建国 茹炳根 +2 位作者 徐长法 胡美浩 朱圣庚 《北京大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 1998年第2期342-349,共8页
对近期蛋白质工程的工作进行了综合报道,涉及到胰蛋白酶、金属硫蛋白、胰岛素、尿激酶原、组织型纤溶酶原激活剂、RGD肽等蛋白质或多肽的结构与功能研究以及分子改造。
关键词 蛋白质工程 胰蛋白酶 金属硫蛋白 胰岛素
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蛋白质工程技术与新型生物催化剂设计 被引量:8
9
作者 吴梧桐 《药物生物技术》 CAS CSCD 2004年第1期1-6,共6页
生物催化剂的分子设计研究是发展新型生物催化剂的重要手段。蛋白质工程技术的应用为其发展提供了有效的技术平台。定点突变技术、DNA改组与体外定向进化技术等已在创造新型生物催化剂、改造天然生物催化剂的结构与功能方面呈现出良好... 生物催化剂的分子设计研究是发展新型生物催化剂的重要手段。蛋白质工程技术的应用为其发展提供了有效的技术平台。定点突变技术、DNA改组与体外定向进化技术等已在创造新型生物催化剂、改造天然生物催化剂的结构与功能方面呈现出良好发展前景。本文对有关技术的原理与应用及其已取得的主要研究成果做了简要介绍与讨论。 展开更多
关键词 生物催化剂 蛋白质工程 定点突变 DNA改组 定向进化
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纤维素酶的蛋白质工程 被引量:11
10
作者 张晓勇 陈秀霞 高向阳 《纤维素科学与技术》 CAS CSCD 2006年第2期55-58,64,共5页
概述了纤维素酶的6个家族的蛋白质工程研究进展,主要包括用基因定点突变技术对典型纤维素酶家族的三维构象、催化残基的确认。
关键词 纤维素酶 蛋白质工程 定点突变 三维构象
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细胞色素P450酶在生物合成及有机合成中的催化功能及其应用 被引量:15
11
作者 蒋媛媛 李盛英 《有机化学》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2307-2323,共17页
细胞色素P450酶分布广泛,主要参与生物体外源物质代谢与天然产物生物合成,能以结构多样的有机化合物作为底物催化多种类型的化学反应.P450酶可在温和条件下实现底物分子中C—H键的选择性氧化,因而在精细化学品、化学中间体及药物分子的... 细胞色素P450酶分布广泛,主要参与生物体外源物质代谢与天然产物生物合成,能以结构多样的有机化合物作为底物催化多种类型的化学反应.P450酶可在温和条件下实现底物分子中C—H键的选择性氧化,因而在精细化学品、化学中间体及药物分子的生产上具有很高的实用价值及多年的应用历史.随着蛋白质工程、氧化还原伴侣工程、底物工程、代谢工程与合成生物学的发展,目前已可初步实现根据反应需求来理性设计或定向进化改造P450酶催化系统来高效催化多种有机反应,拓宽了P450酶在生物合成与有机合成反应中的应用范围.总结了近年来由细胞色素P450酶参与催化的主要反应类型,归纳了拓宽P450酶催化反应类型、提高催化活性和选择性的一些重要策略,并对未来P450酶在生物合成及有机合成反应中的应用发展前景和挑战进行了展望. 展开更多
关键词 细胞色素P450酶 生物合成 有机合成 蛋白质工程 底物工程 代谢工程 合成生物学 氧化还原伴侣
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葡萄糖异构酶的生物工程研究进展 被引量:12
12
作者 朱国萍 程阳 +1 位作者 宫春红 徐冲 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2000年第2期127-131,共5页
D 葡萄糖异构酶 (GI)能分别催化D 葡萄糖和D 木糖异构为D 果糖和D 木酮糖 .它是工业上生产高果糖浆的关键酶 .在GI负氢离子转移机制中 ,其主要特征是底物的开环、通过C2 至C1间负氢离子转移的GI异构化作用、以及产物的闭环 .GI基因已在... D 葡萄糖异构酶 (GI)能分别催化D 葡萄糖和D 木糖异构为D 果糖和D 木酮糖 .它是工业上生产高果糖浆的关键酶 .在GI负氢离子转移机制中 ,其主要特征是底物的开环、通过C2 至C1间负氢离子转移的GI异构化作用、以及产物的闭环 .GI基因已在同源、异源宿主中获得克隆、测序和超量表达 .经过蛋白质工程改造的GI将是未来最重要的工业用酶之一 . 展开更多
关键词 葡萄糖异构酶 高果糖浆 蛋白质工程 空间结构
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机器学习助力酶定向进化 被引量:15
13
作者 蒋迎迎 曲戈 孙周通 《生物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-11,共11页
酶定向进化技术在生物催化、生物医药、生物技术等领域扮演重要角色。得益于计算速度的大幅提升以及海量数据集的出现,当前人工智能技术发展如火如荼。近年来机器学习等人工智能方法也被应用于蛋白质工程,在复杂酶结构预测、稳定性/选择... 酶定向进化技术在生物催化、生物医药、生物技术等领域扮演重要角色。得益于计算速度的大幅提升以及海量数据集的出现,当前人工智能技术发展如火如荼。近年来机器学习等人工智能方法也被应用于蛋白质工程,在复杂酶结构预测、稳定性/选择性/可溶性、指导酶设计等问题中表现出独特的优势,为酶分子设计提供了新的可能。综述了当前机器学习算法及描述符助力酶设计改造方面的应用与进展。 展开更多
关键词 人工智能 蛋白质工程 定向进化 机器学习
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酶的定向进化及其应用 被引量:7
14
作者 孙志浩 柳志强 《生物加工过程》 CAS CSCD 2005年第3期7-13,共7页
综述了生物催化剂(酶)分子定向进化的产生、原理、方法及应用,深入阐述酶分子定向进化过程中的相关问题,重点介绍了易错PCR(Error-prone PCR)和DNA改组(DNA shuffling)等几种典型的酶定向进化方法与成功实例,展望了生物定向进化研究的... 综述了生物催化剂(酶)分子定向进化的产生、原理、方法及应用,深入阐述酶分子定向进化过程中的相关问题,重点介绍了易错PCR(Error-prone PCR)和DNA改组(DNA shuffling)等几种典型的酶定向进化方法与成功实例,展望了生物定向进化研究的发展前景。 展开更多
关键词 生物催化剂 蛋白质工程 非理性设计 定向进化 易错PCR DNA改组
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生物酶降解真菌毒素的研究进展 被引量:14
15
作者 卢丹 徐晴 +1 位作者 江凌 黄和 《生物加工过程》 CAS 2018年第2期49-56,共8页
真菌毒素是真菌在其生长代谢中产生的一种次级代谢物,已成为食品和饲料行业中广泛存在的污染源。降解真菌毒素是食品工业和农业中的一个重要课题。随着生物技术的发展,生物脱毒逐渐取代传统的物理、化学脱毒成为了真菌毒素降解的主流方... 真菌毒素是真菌在其生长代谢中产生的一种次级代谢物,已成为食品和饲料行业中广泛存在的污染源。降解真菌毒素是食品工业和农业中的一个重要课题。随着生物技术的发展,生物脱毒逐渐取代传统的物理、化学脱毒成为了真菌毒素降解的主流方法。目前,已经有很多的微生物被证实能够降解一些真菌毒素。本文中,笔者将针对一些常见的真菌毒素进行总结归纳,对其特征进行概述,并列举其相应的生物降解方法。另外,总结了一些与真菌毒素相关的新的酶或微生物,并对一些新的技术(如蛋白质工程等)在真菌毒素降解中的应用进行讨论。 展开更多
关键词 真菌毒素 酶降解 蛋白质工程 食品安全
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微生物脂肪酶资源挖掘研究进展 被引量:13
16
作者 蔡海莺 王珍珍 +4 位作者 张婷 赵敏洁 李杨 毛建卫 冯凤琴 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期329-337,共9页
脂肪酶广泛分布于动物、植物和微生物中,工业化脂肪酶主要来源于微生物。脂肪酶制剂的进一步工业化应用受限于生产成本和脂肪酶的温度和pH值耐受性、活性、专一性和溶剂耐受性等酶学性质,虽然微生物脂肪酶基因和蛋白相关资源信息已经非... 脂肪酶广泛分布于动物、植物和微生物中,工业化脂肪酶主要来源于微生物。脂肪酶制剂的进一步工业化应用受限于生产成本和脂肪酶的温度和pH值耐受性、活性、专一性和溶剂耐受性等酶学性质,虽然微生物脂肪酶基因和蛋白相关资源信息已经非常丰富,但适合食品、药品和能源等工业应用的脂肪酶制剂品种依然较少,研究者仍然在为新型和理想的脂肪酶制剂资源的挖掘而努力。本文重点综述了微生物脂肪酶资源挖掘的主要研究方法,主要包括通过环境筛选和宏基因组筛选挖掘新的具有优良特性的脂肪酶;脂肪酶微生物生产菌株的改良、脂肪酶基因在重组工程菌株中的重组表达和优化、蛋白质工程方法对脂肪酶蛋白进行改造、脂肪酶固定化和催化工艺的改良等。 展开更多
关键词 微生物脂肪酶 资源挖掘 环境筛选 重组表达 蛋白质工程
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基于BOPPPS+翻转课堂的“蛋白质工程”线上线下混合式教学模式探索 被引量:9
17
作者 袁建琴 唐中伟 +2 位作者 史宗勇 李毛 唐锐敏 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期3037-3048,共12页
“蛋白质工程”是山西省一流本科专业建设点生物技术专业的核心必修课程。为了解决“蛋白质工程”课堂教学模式单一、传授式教学学生参与度不够、听课不认真、授课时间缩短、实验价格昂贵等问题,课程团队进行了“蛋白质工程”课程教学... “蛋白质工程”是山西省一流本科专业建设点生物技术专业的核心必修课程。为了解决“蛋白质工程”课堂教学模式单一、传授式教学学生参与度不够、听课不认真、授课时间缩短、实验价格昂贵等问题,课程团队进行了“蛋白质工程”课程教学模式改革与实践,提出了适合生物技术专业的“蛋白质工程”教学新策略:构建了基于BOPPPS+翻转课堂的教学模式,线下课堂讲授与学生在线自主学习与完成作业、章节测验和讨论等相结合,全面融入翻转课堂;特别是在“金课”两性一度标准的指导下,课程团队自建慕课(massive open online courses,MOOC)课程资源,利用超星泛雅网络教学平台开展BOPPPS+翻转课堂的“蛋白质工程”线上线下混合式教学工作,构建了全面、系统及动态的“蛋白质工程”课程新教学体系。经过3轮的教学实践表明,课程团队在“蛋白质工程”课程资源建设、探究性实验辅导、课堂研讨设计,以及课程成绩评定方式等方面形成了一套完整、可复制、科学、合理的线上线下混合式教学模式。基于BOPPPS+翻转课堂的“蛋白质工程”线上线下混合式教学模式有助于提高学生的自主学习能力,使学生深度参与到教学的全过程,对“蛋白质工程”有了全面深刻的认识,提高了“蛋白质工程”的教学质量,为后续学生学习其他专业课程奠定了基础,也为课程教学改革提供了参考。 展开更多
关键词 蛋白质工程 BOPPPS模式 翻转课堂 线上线下混合式教学 改革
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葡萄球菌蛋白A活性机制与现代应用 被引量:11
18
作者 逄少堃 梁浩 +2 位作者 宋淑亮 王伟莉 吉爱国 《生命的化学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期748-751,共4页
葡萄球菌蛋白A(staphylococcus protein A,SPA)是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)细胞壁上的一种黏连蛋白。经过几十年的研究,由于其对免疫球蛋白IgG的亲和特性,SPA已作为一种工具在抗体的检测、纯化以及疾病诊断中得到了广泛应... 葡萄球菌蛋白A(staphylococcus protein A,SPA)是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)细胞壁上的一种黏连蛋白。经过几十年的研究,由于其对免疫球蛋白IgG的亲和特性,SPA已作为一种工具在抗体的检测、纯化以及疾病诊断中得到了广泛应用。SPA衍生物的构建适应了现代生产的需要,改造后的SPA可以与多种报告分子相偶联,使得免疫诊断更加快速准确。本文综述了SPA基于其免疫学特性,在抗体纯化和现代免疫分析应用中的发展状况及前景。 展开更多
关键词 葡萄球菌蛋白A 免疸球蛋白 免疫诊断 蛋白质工程
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Ⅱ型胶原蛋白的结构、功能及其最新研究进展 被引量:12
19
作者 周晓辉 常亚南 +1 位作者 何晓亮 张晋弘 《河北科技大学学报》 CAS 2017年第2期202-208,共7页
Ⅱ型胶原蛋白是动物体内透明软骨的主要成分,具有良好的生物相容性、可降解性、可促进细胞生长和再分化等生物学特性,可作为人体组织工程材料,也可应用于食品、日化、包装等领域。利用基因工程技术生产重组Ⅱ型胶原蛋白是该领域的研究... Ⅱ型胶原蛋白是动物体内透明软骨的主要成分,具有良好的生物相容性、可降解性、可促进细胞生长和再分化等生物学特性,可作为人体组织工程材料,也可应用于食品、日化、包装等领域。利用基因工程技术生产重组Ⅱ型胶原蛋白是该领域的研究热点。综述了Ⅱ型胶原蛋白的结构、功能及应用,阐述了基因工程技术生产重组Ⅱ型胶原蛋白的最新研究进展,对未来羟化胶原蛋白在大肠杆菌中的大规模生产进行了展望,以期为Ⅱ型胶原蛋白的进一步开发和同行研究提供指导和帮助。 展开更多
关键词 蛋白质工程 Ⅱ型胶原蛋白 透明软骨 组织工程 基因重组
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微生物碱性蛋白酶在食品工业中的应用及其安全性研究进展 被引量:11
20
作者 夏凡 琚争艳 《山东食品发酵》 2008年第2期19-22,共4页
本文介绍了微生物碱性蛋白酶的产生菌株、分类及性质、产酶条件、高产菌株的选育及其研究进展,并综述了微生物碱性蛋白酶在食品工业中的应用及安全性研究进展。
关键词 微生物碱性蛋白酶 产生菌 基因工程 蛋白质工程 原生质体融合
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