Question

干扰素是动物体内的一种蛋白质，可用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难，若使其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，则在-70 ℃的条件下可以保存半年。某科研小组欲用大肠杆菌生产干扰素，回答下列相关问题：

（1）从上述资料可知，要使干扰素在体外保存时间延长，需要对蛋白质的______________进行改造，然后据其序列推测出相应基因的脱氧核苷酸序列，但是可能会设计出多种脱氧核苷酸序列，这是因为______________________________________。

（2）对人工合成改造后的干扰素基因可以采用_____________技术进行扩增，操作过程中将模板DNA加热至90~95 ℃的目的是______________________________。

（3）将改造好的干扰素基因导入到大肠杆菌还需要载体，载体必须具备_______________________（至少答出两点）等特点，导入前需用Ca²⁺处理大肠杆菌，目的是________________________。

（4）在生产蛋白质方面，与基因工程相比，蛋白质工程的优点是___________________。

Answer

氨基酸 密码子具有简并性（存在多种密码子决定同一种氨基酸的现象） PCR 将双链DNA解旋为单链 能够在宿主细胞内复制并稳定存在、具有多个限制酶切割位点、具有标记基因 使大肠杆菌细胞成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞 可生产出自然界中不存在的蛋白质

【解析】

1、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）

2、基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白质工程特有的途径；以下按照基因工程的一般步骤进行。（注意：目的基因只能用人工合成的方法）

（1）根据题干信息，改造后的干扰素与原来相比，分子上的一个半胱氨酸变成了丝氨酸，因此是对蛋白质的氨基酸进行改造，然后根据氨基酸序列推测出相应的mRNA序列，进而推测出基因的脱氧核苷酸序列。由于密码子具有简并性，因此推测出的脱氧核苷酸序列可能不止一种。

（2）对基因进行体外扩增可以采用PCR技术，该技术中将模板DNA加热至90～95 ℃的目的是使双链DNA解旋为单链。

（3）载体应该具备能够在宿主细胞内复制并稳定存在、具有多个限制酶切割位点、具有标记基因等特点；导入目的基因前用Ca2+处理大肠杆菌，是为了使大肠杆菌成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。

（4）基因工程在原则上只能生产出自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可生产出自然界中不存在的蛋白质。