白介素21(IL-21)是一种可免疫调控多种细胞分化和功能的多效性细胞因子,在体液免疫和细胞免疫中均发挥重要的作用。蛋白质的空间结构是实现其强大生物功能的基础,而残基突变是提高蛋白质活性的有效途径之一。本论文从hIL-21突变体的建立和生物学实验两个方面研究hIL-21突变体,分以下两部分：1.hIL-21突变体的建立通过对同源性较高的白介素进行多序列比对、IL-21/IL-21Ra复合物结构进行构象分析以及软件辅助预测来确定突变位点,得到hIL-21的三个突变体。根据野生型(WT) hIL-21结构采用同源模建的方法构建了三个突变体的空间结构,与野生的IL-21相比,发现空间结构没变,说明选择的突变位点以及突变后的氨基酸没有破坏蛋白质空间构象；之后用FoldX来分析突变前后△G的变化,以kcal/mol为单位,结果显示△△G(突变体1、3)<0,0<AAG(突变体2)<0.5；随后对IL-21的三个突变体运用受控分子动力学(SMD)分析每个残基的骨架顺从性,发现IL-21的突变体3中Helix A上"stability patch’数目增加,这与高活性的IL-2的突变体D10及IL-21的突变体hIL-21/hIL-4的SMD分析结果一致,所以推测突变体3与受体结合亲和力增加,活性更高,结合FoldX的分析结果,可认为突变体3是三种突变体中最好的。2.获得高产量hIL-21突变体蛋白实验条件的优化通过MODELLER同源模建方法得到hIL-21的三个突变体的结构,为了用实验验证hIL-21突变体的生物活性,本部分选取hIL-21突变体3重组蛋白进行研究。首先对hIL-21突变体3重组蛋白进行表达,利用营养丰富的LB培养基进行细胞培养,短时间就可以获得高细胞密度的大肠杆菌,而且细菌细胞仍处于增长状态,之后将细胞转入无机盐培养基M9中,不断优化其在M9培养基中的培养条件,使菌体在优化过的温度下培养1-1.5h,再加入IPTG诱导蛋白表达,以获得最高表达量的蛋白,以便在后续实验中对目标蛋白进行活性研究。