蛋白质研究

蛋白质研究可以追朔到19世纪初。1838年德国科学家G.J.Mudler在文章中提出了Protein一词,后来曾用过许多其他的词汇,直到本世纪初才统一用Protein一词。此词来源于希腊文Προτο,意思是“最原初的”,中文译为“蛋白质”。曾建议译成“朊”,但因蛋白质一词使用已久,因此未被推广。
1840年,F.L.Hunefeld报道,将蚯蚓的血液挥发浓缩后,血红蛋白即以结晶析出。这是第一个结晶的蛋白质。
1877年,从巴西核桃中抽提的球蛋白也出现结晶。
1926年Sumner报道了脲酶的结晶,Abel报道了胰岛素的结晶,这分别是第一个酶蛋白质和第一个蛋白质激素的结晶。与此同时,大量地研究了蛋白质的胶体化学性质。Sved-berg设计超离心机,测定不同蛋白质的分子量。A.Tisilius设计电泳仪,测定不同蛋白质的带电性质。一系列的实验证据说明,蛋白质是一类基本结构相同的,分子量均一的大分子。从此以后,蛋白质的研究逐步进入研究纯分子的阶段。
本世纪30年代和40年代的研究中心是蛋白质的纯化,分子大小和形状及带电性质的问题。Fisher初步解决了测定蛋白质的氨基酸组成的方法,化学结构又成了很活跃的研究课题。从50年代开始,F.Sanger测出了胰岛素的全部化学结构;英国学派对纤维状蛋白质的结构分析及L. Pauling提出蛋白质的α-螺旋结构;M. F.Perutz及J.C.Kendrew解出了血红蛋白及肌红蛋白的晶态的立体结构。在蛋白质研究领域中相继有了重大的突破。这些成果为分子生物学的产生提供了基础,也使蛋白质的研究成为分子生物学的重要内容。
蛋白质工程是从DNA的水平改变基因入手,设计或合成新型蛋白质的技术。蛋白质工程主要研究蛋白质分离纯化、蛋白质的结构与功能的分析、设计及预测,通过基因工程手段对蛋白质进行改造与创造,其中对蛋白质结构与功能关系的研究是蛋白质工程的核心内容。蛋白质工程技术综合运用蛋白质的三维结构,结构与功能的详细信息;重组DNA基因操作技术,用基因定点突变直接修饰改变或人工合成基因,有目的地按照设计来改变蛋白质分子中某一种氨基酸残基或结构区域,从而定向改变蛋白质性质,使其成为具有人们所希望性能的新型蛋白质,或者创造自然界不存在的性质独特的蛋白质。
随着分子生物学、结构生物学及生物信息学的迅猛发展,蛋白质工程近年来发展迅速,成为研究蛋白质结构和功能的重要手段,同时广泛应用于蛋白质研究和药物设计。
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