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1、2023/8/17,酶分子的定向进化,制作人：杨永亮,09级-生物工程,2023/8/17,酶分子的定向进化,概念：模仿自然进化过程的人工进化策略。不需要事先了解蛋白质的结构和作用机制，去获得期望功能或全新功能的蛋白质或DNA。如从一个靶基因或一群相关家族基因或DNA开始，用突变或重组等手段去创建分子的多样性，然后对这多样性文库进行筛选，获得具有新功能的基因或DNA。此方法正在发展中。,2023/8/17,酶分子改造技术的分类,一是基于序列的合理化设计方案，如化学修饰，定点突变等；二是利用基因的可操作性，通过模拟自然界的演化进程进行非合理化设计方案。,酶分子的定向进化属于蛋白质的非合理设计方式
2、。,2023/8/17,1993年,美国科学家Arnold F H首先提出酶分子的定向进化的概念,并用于天然酶的改造或构建新的非天然酶.,酶分子定向进化的历史,1994年Stemmer等人首次利用基因从组技术获得了理想的突变体，开拓了酶分子定向进化的方法。,2023/8/17,2006年,Ryota等为基因片段重组这一思想增添了新的内容,开发出一新的突变文库构建方法随机片段交换法(RAndomInsertional-deletionalStrandExchangemutagenesis,RAISE)。,该方法主要由三个步骤组成,即基因破碎;添加随机短序列;重新组装。,2023/8/17,酶定向
3、进化的基本过程,主要包括：随机突变、构建突变基因文库、定向选择。基本过程的图示：,酶基因,随机突变,构建突变基因文库,筛选,正突变基因,反复进行,进化酶,负突变基因,2023/8/17,目前酶定向进化的主要策略,1.易错PCR 技术 是指利用TaqDNA聚合酶不具有3-5 外切酶活力，或改变正常PCR的反应条件的技术 在进行PCR 扩增目的基因时，使碱基在一定程度上随机错配而引入多点突变，导致目的基因发生随机突变。是一种非重组型构建突变文库的方法。,2023/8/17,2.DNA重组技术(又称有性PCR),是基因在分子水平上进行有性重组(sexualcombination)。该方法由stemm
4、er于1994年引入到蛋白质的定向进化过程中,并成功地改造了数十种具有工业用途的蛋白质。该方法通过改变单个基因或基因家族(genefamily)原有的核苷酸序列,创造新基因,并赋予表达产物以新功能。,2023/8/17,单一基因,DNA重组原理图示,2023/8/17,3.外显子改组技术,外显子改组(exonshuffling)类似于DNA改组,两者都是在各自含突变的片段间进行交换,与DNA改组不同,外显子改组是靠同一种分子间内含子的同源性带动,而DNA改组不受任何限制,发生在整个基因片段上。外显子改组更适用于真核生物,并可获得各种大小的随机肽库。,2023/8/17,4.基因家族重排技术,2023/8/17,
