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Lexikon der Biologie: protein engineering

protein engineering s, Veränderung eines Proteins durch gezielte Mutagenese des codierenden Gens (und somit auch des entsprechenden Proteins) oder durch chemische Modifikation sowie die direkte chemische Synthese eines Peptids (Peptidsynthese) mit neuen Eigenschaften. Das protein engineering dient dazu, die Rolle der unterschiedlichen Aminosäurereste (Aminosäuren) und Aminosäuresequenzen für die katalytische Aktivität, die Bindungseigenschaften und die dreidimensionale Proteinstruktur zu untersuchen, neue Proteine mit veränderten oder optimierten Eigenschaften zu gewinnen oder Proteine auf spezifische Funktionen in Medizin und Technik anzupassen (molecular modeling, Protein-Werkstoffe). Beispielsweise können Sekundärstrukturen durch Einführung unnatürlicher Aminosäuren bei der Peptidsynthese oder durch chemische Modifizierung von Aminosäuren stabilisiert und damit die Resistenz von Proteinen gegenüber Hitze oder proteolytischem Abbau (Proteolyse) erhöht werden. Methoden der Gentechnologie sind für das protein engineering von enormer Bedeutung. Mittels Oligonucleotidsynthese gezielt hergestellte DNA-Fragmente können in ein bestimmtes Gen eingebracht und das entsprechend geänderte Genprodukt in einem geeigneten Expressionssystem in nahezu beliebiger Menge hergestellt werden. Gentechnisch hergestellte Enzyme werden z.B. bei der Trennung von Stereoisomeren eingesetzt, insbesondere in der pharmazeutischen Industrie zur Gewinnung reiner Isomere von synthetisch hergestellten Wirkstoffen. Für klinische Anwendungen ist die Konstruktion chimärer Antikörper (vor allem sog. humanisierter Antikörper, rekombinante Antikörper) und katalytischer Antikörper (Abzyme) von Bedeutung.

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