تصميم جزيئي للبروتينات Protein Molecular Design

عمليات تغيير التركيب الأولي للبروتينات (اي توالي الحوامض الامينية)  لغرض الوصول بها الى مواصفات جيدة وملائمة للتغذية والاستعمال عن طريق التلاعب الوراثي، على ان لا تؤثر في الصفات العامة للبروتين .
وتجري عمليات التصميم او هندسة البروتينات لعدة أغراض منها زيادة القيمة الغذائية مثل إدخال حوامض أمينية حاوية على الكبريت في بروتينات الصويا في المناطق المتغايرة من البروتين وليس في المناطق الثابتة منه .
وفي هذا المجال اي زيادة القيمة الغذائية يمكن زيادة قابلية هضم البروتين ويكون ذلك بإدخال تواليات من الحوامض الامينية الحاوية على مواقع انفلاق بإنزيمات الهضم وكذلك بحث عدم الثبوت في البروتين فمثلا إدخال ثمالات من الحوامض الامينية الحاوية على الحلقات سيكون بالإمكان تمييزها بالإنزيم Chymotrypsin، ولكن من جهة ثانية فان هذا سيؤدي الى زيادة ثبوت البروتين نظراً لزيادة كراهية الماء Hydrophobicity داخل جزيئة البروتين مؤدياً الى تقليل قابلية الهضم ، ولكن عند إدخال ثمالات من اللايسين والارجنين التي يميزها التربسين تزيد قابلية الهضم ، لأن مثل هذه الثمالات تضيف مواقع انفلاق بالإنزيمات فضلا عن انها تؤدي الى تقليل ثبوت البروتين نظراً لان إدخالها يعني إدخال ثمالات مشحونة الى داخل جزيئة البروتين . ومن المعروف ان الجسور الملحية داخل جزيئة البروتين تؤثر بشكل كبير في زيادة ثبوت البروتين ولذلك فإضافة ثمالات حامضية ستؤدي الى تقليل الثبوت ولكن مع الاحتفاظ بمواقع الانفلاق بالإنزيمات ، فضلا عن المحافظة على طوي البروتينات مثل بعض بروتينات الصويا المنتجة في البكتريا Escherichia coli .

وتستهدف عمليات الهندسة الحيوية Bioengineering او إجراء تغير تصميم البروتين الى تغير بعض الصفات الفيزوكيماوية المؤثرة في وظائف البروتين مثل الذوبان ودرجة كراهية الماء وكذلك محبة الماء Hydrophilicity عند سطوح البروتينات وتوزيع وتوازن هذه الصفات يؤثر في الصفات الفيزوكيماوية للبروتينات ولذلك كانت الدراية التامة حول علاقة الصفات الفيزوكيماوية بالوظائف البروتينية قبل إمكانية التغيير لازمة للتغيير . وقد تم تغيير بعض الحوامض الامينية لبعض البروتينات مما أدى الى تغيير قابليتها على الاستحلاب اذ زادت ألفتها للدهون والماء عند تلاقي السطوح ، وكذلك أمكن تغيير قابلية بعض البروتينات على تكوين الهلام وذلك بالتدخل في تغير توالي الحوامض الامينية في التركيب الأولي للبروتين مثل إدخال ثمالات السستئين وإمكانية تكوين الأواصر الكبريتية المزدوجة Disulfide والتي تؤثر في عملية تكوين الهلام وكذلك قوة الهلام نتيجة لزيادة كراهية سطوح البروتينات . والغرض الآخر من عمليات هندسة وتصميم البروتينات هو إدخال ببتيدات حيوية فعالة الى البروتين خاصة وان هذه الببتيدات تكون قصيرة ، او محاولة كشف هذه الببتيدات التي يمكن ان توجد مطمورة داخل التركيب ألبروتيني عند تعرضها للإنزيمات او للمعاملات الأخرى . ومنها الببتيدات الرابطة لأملاح الصفراء او الببتيدات التي تزيد من تحفيز عمليات الابتلاع .