Белковая инженерия

Горизонты энзимологии. В литературе появляются работы, в которых делаются попытки прогнозирования дальнейшего развития энзимологии на ближайшее десятилетие. Перечислим основные направления исследований энзимологии будущего. Во-первых, это исследования более тонких деталей молекулярного механизма и принципов действия ферментов в соответствии с законами югассической органической химии и квантовой механики, а также разработка на этой основе теории ферментативного катализа. Во-вторых, это изучение ферментов на более высоких уровнях (надмолекулярном и клеточном) структурной организации живых систем, причем не столько отдельных ферментов, сколько ферментных комплексов в сложных системах. В-третьих, исследование механизмов регуляции активности и синтеза ферментов и вклада химической модификации в действие ферментов. В-четвертых, будут развиваться исследования в области создания искусственных низкомолекулярных ферментов —синзимов (синтетические аналоги ферментов), наделенных аналогично нативным ферментам высокой специфичностью действия и каталитической активностью, но лишенных побочных антигенных свойств. В-пятых, исследования в области инженерной энзимологии (белковая инженерия), создание гибридных катализаторов, сочетающих свойства ферментов, антител и рецепторов, а также создание биотехнологических реакторов с участием индивидуальных ферментов или полиферментных комплексов, обеспечивающих получение и производство наиболее ценных материалов и средств для народного хозяйства и медицины. Наконец, исследования в области медицинской энзимологии, основной целью которых является выяснение молекулярных основ наследственных и соматических болезней человека, в основе развития которых лежат дефекты синтеза ферментов или нарушения регуляции активности ферментов. [c.117]

В частности, методами белковой инженерии, сущность которых состоит в изменении первичной структуры природной молекулы фермента посредством химической модификации самого энзима или его гена, удается принципиально трансформировать структуру активного центра и его функцию, модулировать субстратную специфичность и физико-химические свойства фермен- [c.84]

Крупные успехи, достигнутые за последнее время в химическом синтезе ДНК, открыли перед белковой инженерией принципиально новые возможности конструирование уникальных,, не встречающихся в природе белков. Для этого необходимо и дальнейшее развитие технологии, так чтобы изменение генов методами генетической инженерии приводило к предсказуемым изменениям белков, к улучшению вполне определенных функциональных их характеристик числа оборотов, Км для конкретного субстрата, термостабильности, температурного оптимума,. [c.182]

Разработанная система актуальна для теоретической и экспериментальной работы с белковыми молекулами, особенно в связи с развитием методов белковой инженерии при конструировании белков с новыми или измененными функциями. [c.151]

В связи с экспрессией генов большое значение приобретает "белковая инженерия", дорожку которой проторила генетическая инженерия, первая вытекает из второй и, следовательно, белковая инженерия также является методом науки "Биологическая технология" Целевые установки здесь сводятся к изучению и пониманию главного звена в структуре ферментов (почему они функционируют так, а не иначе ), к возможности научиться видоизменять природные белки или, того больше, уметь их заново проектировать, к выяснению причин и механизмов изменения фенотипа под влиянием генотипа [c.211]

Можно назвать следующие перспективы использования белковой инженерии [c.398]

Изучение физических аспектов белковой инженерии — методов получения белков с заданными свойствами. [c.88]

Металлы важны для белковой инженерии — для искусственного получения белков с заранее заданными свойствами. Пока что это дело будущего. [c.219]

Синтетические олиго- и полинуклеотиды, а также полученные синтетическим путем гены и регуляторные области (промоторы, терминаторы и т, д.) широко используются в исследовании структуры и функции нуклеиновых кислот, генетической и белковой инженерии, биотехнологии. Синтез олиго- и полинуклеотидов, представляющий собой важный раздел биоорганической химии, имеет сегодня большое теоретическое и прикладное значение. [c.348]

Белковая инженерия (терапия) — относительно новая ветвь физико-химической биологии, родившейся на стыке физики и химии белков, а также генетической инженерии. Если генно-инженерные операции не преследуют цель изменить первичную структуру синтезируемого продукта, то белковая инженерия решает задачу создания гибридных молекул белков или пептидов, которые бы обладали заданными характеристиками. [c.397]

Тип реакции прямые реакции окисления — восстановления использование обычных ферментов для проведения нетривиальных реакций белковая инженерия, нацеленная на изменение свойств катализатора использование биокатализа в неводных средах. [c.178]

Белковая инженерия может быть основана на химической модификации готового белка или на методах генетической инженерии, позволяющих получать модифицированные варианты природных белков. [c.182]

Открытия и перспективы использования белковой инженерии. Это уже упомянутые высоколизиновые мутанты кукурузы и ячменя, это отработка новых технологий, позволяющих по структуре гена предсказать положение участков молекул белка, определяющих его антигенную активность. Например, такие участки выявлены у вирусных белков, что дало возможность синтезировать соответствующие им олигонуклеотиды (10—15 аминокислотных остатков) и использовать их при вакцинации животных. [c.398]

Огромное значение для молекулярной биологии последнего десятилетия имеет развитие генетической инженерии (возникшей в 1972—1973 гг. П. Берг, П. Лобан, С. Коэн и Г. Бойер) и методов работы с рекомбинантными ДНК в сочетании с методами химического синтеза крупных фрагментов ДНК. В результате сделались доступными для исследования индивидуальные гены и регуляторные генетические элементы, было стимулировано изучение ферментов биосинтеза и обмена нуклеиновых кислот. Благодаря этому после 1977 г. были обнаружены мозаичное (экзон-интронное) строение генов, явление сплайсинга и ферментативной активности у РНК, усилители ( энхансеры ) экспрессии генов, многие регуляторные белки, онкогены и онкобелки, мобильные генетические элементы. Возникла белковая инженерия, которая позволяет получать новые, не существующие в природе белки. Молекулярная биология начала оказывать существенное влияние на развитие биотехнологии, медицины и сельского хозяйства. [c.9]

Модификацией МпР-зависимой системы, например при использовании природных медиаторов, или методами белковой инженерии, можно получить эффективную систему для деполимеризации макромолекулярных веществ например бурых углей и гуминовых веществ почв. Так, с помощью МпР-систем быстро деполимеризуются искусственные, фторированные гуминовые вещества, используемые для связывания остатков поллютантов [c.416]

Использование метода белковой инженерии уже дало первые успехи в стабилизации ферментов. Оценивая перспективы метода, следует помнить, что он является и в течение некоторого времени будет оставаться довольно дорогостоящим. Поэтому наиболее эффективным будет его использование в случае тех ферментов, которые, во-первых, сами достаточно дорого стоят, и, во-вторых, инактивация которых связана с химической модификацией какой-то ключевой группы, существенной для инактивации белка (например, окислением SH-группы вблизи активного центра или дезамидированием остатков аспарагина). [c.134]

Накопленные в последние годы данные физико-химических исследований ферментов, и прежде всего рентгеноструктурного анализа, показывают важность отдельных горячих точек в структуре ферментов. Влиять на эти точки можно только методами белковой инженерии, которые открывают путь к избирательной точечной модификации ферментов. Именно на этом пути ожидаются новые результаты по получению высокостабильных ферментов с заданными свойствами. В частности, можно будет создавать гибридные молекулы, содержащие различные функционально активные центры, например гибриды ферментов, катализирующих определенную последовательность процессов. [c.135]

Белковая инженерия, или получение новых белков, преследует две цели 1) позволяет понять, как работают те или иные белки 2) получать новые, еще неизвестные белки, и>югда более совершенные, активные. Так были получены так называемые химеры, т.е. гибриды разных белков друг с другом. В этом случае сшиваемые гены остаются без изменений, но можно проводить направленный мутагенез изменять любой нуклеотидный остаток в гене. Такие действия приводят к замене АК в белке и в этом случае получают белок с измененными свойствами. [c.61]

Редактирование , происходящее в процессе эволюции, затрагивает биологически функциональную часть глобулы, ее активный центр. Активный центр белка-фермента включен в каркас, обладающий некоторой конформационной подвижностью. Точная структура каркаса не играет определяющей роли. Поэтому структура белка как целого мало связана с его функцией. Это создает важные возможности для белковой инженерии, для искусственного построения белков, применимых в биоэлектронике. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. Так, синтезирован Felix — искусственный белок, содержащий четыре а-спирали (Four heli es). [c.112]

Такие направленные изменения в белках (белковая инженерия) стали важным инструментом для установления роли отдельных аминокислотных остатков в формировании пространственной структуры белка и выполнении им своих функций. В качестве примера можно привести результаты исследования роли остатка тирозина-248, входящего в активный центр карбоксипептидазы А (см. 6.1). После установления пространственной структуры этого фермента с помощью рентгеноструктурного анализа высказывалась точка зрения, что гидроксигруппа этого остатка принимает участие в подаче протона на атом азота гидролизуемой пептидной связи и одновременно в удалении протона от молекулы атакующей воды. Однако, когда методом сайт-специфичного мутагенеза была осуществлена замена этого остатка тирозина на фенилаланин, оказалось, что каталитичесюш свойства фермента практически не изменились. Таким образом, роль гидроксигруппы тирозина-248 в катализе не подтвердилась. [c.306]

В настоящее время природа протон-проводящего пути бактериородопсина интенсивно изучается в различных лабораториях. Одним из наиболее эффективных подходов в- этом направлении является использование методов белковой инженерии, суть которых состоит в замене одних аминокислот белка другими путем изменения соответствующих кодонов в гене с помощью направленного мутагенеза. В лаборатории Г. Кораны получено около 15 мутантных генов. Детальное исследование полученных таким образом белков с измененной аминокислотной последовательностью позволит ответить на вопрос о вовлеченности тех нлн иных аминокислот в общий механизм функционирования ба <тернородопснна. Безусловно, важная информация будет получена нз данных рентгеноструктурного анализа по третичной структуре бактериородопсина с разрешением 0,250,3 нм. [c.610]

Первая контролируемая модификация белка была проведена в середине 60-х годов Кошландом и Бендером. Для замены гидроксильной группы на сульфгидрильную в активном центре протеазы — субтилизина они применили метод химической мо дификации. Однако, как выяснилось, такой тиолсубтилизин не сохраняет протеазную активность. Вообще говоря, методы химической модификации не только жестки и неспецифичны они плохи еще и тем, что с их помощью невозможно вызвать множественные желаемые изменения, особенно если модифицируемые аминокислотные остатки погружены в глубь третичной структуры белка. Для этого нужна белковая инженерия, основанная на генетической инженерии. Сегодня она осуществляется при помощи двух хорошо освоенных методов (гл. 7). Так, сайт-специфический мутагенез осуществляется следующим образом. Клонируют ген того белка, который интересует исследователя, и встраивают его в подх.одящий генетический носитель. Затем синтезируют олигонуклеотидную затравку с желаемой мутацией, последовательность которой из десяти — пятнадцати нуклеотидов в достаточной степени гомологична определенному участку природного гена и поэтому способна образовывать с ним гибридную структуру. Эта синтетическая затравка используется полимеразами для начала синтеза комплементарной копии вектора, которую затем отделяют от оригинала и используют для контролируемого синтеза мутантного белка. Альтернативный подход основан на расщеплении цепи, удалении подлежащего изменению сайта и замещении его синтетическим аналогом с желаемой последовательностью нуклеотидов. [c.183]

Во-вторых, возможности биотехнологии существенно расширились генная и белковая инженерия производство бактериальных токсинов в растениях, других бактериях и вирусах быстрый рост знаний о механизме действия грибов и об экологии вирусов. Эти изменения поддерживают уверенность, что традиционные недостатки биопестицидов медленное действие, ограниченная и непредсказуемая эффективность, непатентоспособ-ность, маленькие рынки сбыта и т. д. — теперь могут быть преодолены. [c.317]

В будущем открываются широкие возможности для конструирования новых ферментов. Одна из них — направленное изменение отдель-ньгх аминокислот путем изменения генов, которые кодируют ферменты. Мы все глубже познаем законы, по которым белки принимают специфическую трехмерную конфигурацию, поэтому не исключено появление в ближайшем будущем соверщенно новых сконструированных ферментов. Это направление называется белковой инженерией. Кроме того, чем больше мы узнаем о том, как работают ферменты, тем более вероятно, что мы сможем сконструировать небелковые или частично небелковые катализаторы, которые гораздо стабильнее, чем обычные ферменты. Возможно, именно это направление окажется самым привлекательным для предпринимателей. Среди направлений, которые окупятся немедленно, — поиск природных ферментов, являющихся более совершенной альтернативой используемым в настоящее время. Все это требует огромных инвестиций в исследования и разработки. [c.86]

Вакцины — антигены, получают, клонируя гены возбудителя болезни в Е. oli, дрожжах, клетках насекомых и млекопитающих. В настоящее время клонирован ген поверхностного антигена HBS-внруса гепатита (сывороточного гепатита), ген белка оболочки VPI — вируса ящура. Вирус ящура существует в виде многих серотипов. Методом белковой инженерии удалось скомбинировать иммуногенные компоненты различных серотипов в рамках одной вакцины-антигена. [c.249]

Известен ряд примеров различной активности природных мутантных форм некоторых а адгидролаз [1195,2101-21033. В случае точечных мутаций появляется возможность сравнивать свойства ферментов, в которых произошла замена одной аминокислоты на д )угую. Однако эти возможности были весьма ограниченны, пока не была разработана технш а направленного мутагенеза (см. обзоры [2104, 21053). С тех пор работы по направленному мутагенезу ферментов стали нарастать лавинообразно (см. [2106-21101). Это направление получило название белковой инженерии ферментов и успешно используется для выявления связи их структуры и функции. [c.198]

Белковая инженерия. В начале 80-х годов в генетической инженерии был разработан метод, позволяющий получать измененные белки, отличающиеся от белков-прототипов заменой всего лищь одного аминокислотного остатка в строго заданном положении. Для биотехнологии этот метод, названный сайт-специфическим мутагенезом, или белковой инженерие интересен тем, что позволяет целен равЛеннб изменять структуру ферментов, а значит, их каталитические свойства и стабильность. [c.133]

Помимо разработки новых вакцин, основанной на технологии рекомбинантной ДНК, ведутся исследования с использованием приемов белковой инженерии. Сведения о первичной структуре белковых антигенов, локализации В- или Т-клеточных эпитопов в структуре молекулы позволяют получать такие эпитопы синтетическим путем. Однако синтезированные пептиды теряют иммуногенность, свойственную целой молекуле. Это препятствие преодолевается использованием адъювантов. Один из них — липосомы, позволяющие доставлять антигенные пептиды непосредственно в антигенпрезентирующие клетки и тем самым обеспечивать запуск специфической реакции. [c.341]

Для многих из нас, свидетелей первых шагов молекулярио биологии, белковая инженерия символизирует ту вершину сотрудничества, к которому стремились молекулярные генетики, специалисты в области химии белка и кристаллографы. Схема на рис. 1 дает общее представление о путях сотрудничества между химиком и специалистом в области генной инженерии, а схема на рис. 2 отражает направления, на которых химик работает в союзе с кристаллографом. Совместно такой коллектив может взяться за расшифровку закономерностей свертывания полипептидной цепи или механизма ферментативного катализа, в результате чего в один прекрасный день станет возможным теоретически транслировать структуру гена в первичную, а затем в третичную структуру белка и даже предсказать ката-литические свойства конечного продукта. [c.10]

Предсказание структуры белков вызывает всеобщий интерес успехи в данной области могут иметь и социально-экономическое 311ачение [59, 60]. Предсказательные методы в белковой инженерии считаются теперь частью обширных научных программ, затрагивающих фармацевтические, сельскохозяйственные и социальные области. Это обстоятельство стимулировало успехи специальных математических направлений, на которых останавливаться в настоящем обзоре нецелесообразно. В дальнейшем изложении главное внимание уделяется физическим основам и особенностям выполняемых вычислений. Обсуждаются также некоторые важные проблемы, связанные с аппаратурным и техническим оснащением [51, 61, 70]. [c.560]

Изложенный выше метод резко отличается от предложенного ранее [30], согласно которому укладка белковой цепи в пространстве выполняется с помощью компьютерного видеотерминала. В частности, интерактивная графика применяется как мощный инструмент белковой инженерии в лаборатории Бландела, который, однако, считает, что подобные технические новшества следует использовать достаточно осторожно. Действительно, многие решения, принимаемые человеком, несколько медленнее может выполнить и неинтерактивная программа, что делает получаемый результат достаточно объективным и воспроизводимым. Поэтому при экономии машинного времени за счет интеллектуальных возможностей важно быть уверенным, что есть и объективный (автоматический) путь решения. [c.597]

Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот (1990) -- [ c.9 ]

Молекулярная биология (1990) -- [ c.9 ]

Биологическая химия (2002) -- [ c.306 ]

Биология Том3 Изд3 (2004) -- [ c.86 ]

Иммобилизованные ферменты (1987) -- [ c.133 ]

Генетика с основами селекции (1989) -- [ c.561 ]

Основы генетической инженерии (2002) -- [ c.143 , c.144 , c.145 , c.146 , c.147 , c.148 , c.149 , c.150 , c.151 , c.152 , c.153 , c.154 , c.155 , c.156 , c.157 , c.158 , c.159 , c.160 , c.161 , c.162 , c.163 , c.164 , c.165 , c.166 , c.167 , c.168 , c.169 , c.170 , c.171 , c.172 , c.173 , c.174 , c.175 , c.176 , c.177 , c.178 , c.179 , c.180 , c.181 , c.182 , c.183 , c.184 , c.185 , c.186 , c.187 , c.188 , c.189 , c.190 , c.191 , c.192 ]

Генетическая инженерия (2004) -- [ c.187 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология