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晶抗分享:想要了解蛋白,還得從基因說起

那么，什么是基因，基因有多重要呢？簡單的說，基因就是遺傳因子，是具有遺傳效應的DNA片段。基因數目龐大，各有各的序列，這種序列決定生長、衰老、病死等一切生命現象，也是決定生命健康的內在因素。某個基因序列的改變，甚至只是某一個位點的突變都會引起身體表觀上的極大改變。用來確定某個基因位點是否存在突變的基因探針技術用于疾病診斷在近年來取得了重大突破。
   基因如此神奇，但是本身不能發揮生物效應，必須通過在體內表達的產物——蛋白質來完成。蛋白質是生命的物質基礎，是生命活動的主要承擔者，沒有蛋白質就沒有生命。機體的每一個細胞、每個一組織都是由蛋白質組成的。蛋白質是由20多種氨基酸按不同比例以脫水縮合的方式，按一定順序連成多肽鏈，一條或一條以上的多肽鏈按照特定方式結合，卷曲折疊形成具有一定空間結構的生物大分子，這種比例和順序是由基因序列決定的。多個蛋白質可以結合在一起形成穩定的蛋白質復合物，折疊或螺旋構成一定的空間結構，發揮某一特定功能。
   人體內蛋白質的種類很多，性質、功能各異，不斷進行著代謝與更新。特定蛋白質的缺乏會導致某些功能的喪失，比如Ⅰ型糖尿病的發生就是由于胰島素的缺乏引起的。通過檢測體內胰島素含量高低可以作為糖尿病的鑒別診斷，外源性胰島素主要用于糖尿病治療。胰島素是由胰臟內的胰島β細胞受葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等刺激而分泌的一種蛋白質激素，由胰島素原經專一性蛋白酶——胰島素原轉化酶的作用形成，由胰島素降解酶降解。胰島素的生物作用是通過與胰島素受體結合而啟動的，胰島素受體為胰島素起作用的靶細胞膜上特定部位，是一種糖蛋白，具有胰島素結合位點。胰島素樣生長因子與胰島素結構有同源性，是一類多功能細胞增殖調控因子。體內對抗胰島素的激素主要有胰高血糖素、腎上腺皮質激素和生長激素等，它們都能使血糖升高。接受異源性胰島素治療的糖尿病病人，其血清中常有抗胰島素抗體存在，這種抗體能結合胰島素形成復合物，使胰島素失活，這是糖尿病病人對胰島素抵抗產生耐藥性的主要原因之一。以上所說的胰島素、胰島素原、胰島素原轉化酶、胰島素降解酶、胰島素受體、胰島素樣生長因子和胰高血糖素、腎上腺皮質激素、生長激素、抗胰島素抗體都是蛋白質。
所以，探索生命的奧秘以及了解疾病發生發展的機理必須先研究蛋白質。要研究蛋白，首先要獲取這種蛋白。那么，如何獲得我們感興趣的蛋白呢？直接從人體或者動物體內提取嗎？那顯然是不現實的，因為機體的細胞或組織中往往包含大量不同種類與性質的蛋白，大多含量小之又小，相互關系十分復雜，以至于根本無法分離純化。
   這時，還得請蛋白的祖宗——基因出馬，運用基因工程技術，可以直接在體外獲取蛋白。
   在體內，基因會在核糖體內完成它的蛻變，那就是轉變為蛋白質，在生物學中，稱之為翻譯。翻譯在生物體內無時不刻都在進行著。如果能在體外克隆這個過程，是不是就可以輕易得到任何一個想要的蛋白呢？近年來，基因工程技術的誕生使得體外翻譯成為可能，已經能夠利用大腸桿菌或某些人類來源的細胞在體外“生產”蛋白質。也就是說，只要有基因這個“種子”，就能在體外“種”出想要的任何蛋白。勁馬公司早就通過分子克隆獲得了多個物種來源的不同類別的“種子”，比如人、小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、雞、猴、豬、馬、牛、羊等不同物種來源的與炎癥、腫瘤、代謝、凝血等等各類疾病相關的基因片段，也就是基因文庫。
   蛋白質的不同在于其氨基酸的種類、數目、排列順序和肽鏈空間結構的不同，蛋白質的氨基酸序列由對應基因所編碼，空間結構決定于氨基酸序列本身，通過氫鍵或范德華力等作用力實現。蛋白質不僅具有一級結構，還具有二級、三級結構，甚至四級結構。一級結構只是蛋白質的基本結構，稱之為低級結構。如果想讓蛋白質有更多的生物功能則必須賦予它們更復雜的空間結構，稱之為結構。目前的基因工程技術已經能夠滿足生命科學對蛋白質的一級結構表達的基本要求，但是對于結構則需要更的工具進行表達，那就是通常所說的真核表達。
   蛋白除了本身具有生理功能以外，還具有免疫原性，因此同源性蛋白可以作為藥品用于臨床，異源性蛋白可以用來免疫產生抗體，疫苗經常就是一組蛋白的有機結合體。上海晶抗公司能夠提供的蛋白有一萬一千多種，除少數來自天然提取或多肽合成以外，大部分是重組蛋白，包括一部分真核表達重組蛋白，目前都只能作為生命科學研究工具使用。任何一種蛋白藥品或疫苗的研發都是一件非常復雜的系統工程，任重而道遠。