用相似性方法研究三叶草家族蛋白质序列-结构关系

Anfisen因提出蛋白质的氨基酸序列包含有足够的信息去决定它的空间结构的假说而获诺贝尔奖,这使得蛋白质的三级结构唯一地由其氨基酸序列决定的说法广为人所接受的。然而,很多具有规则三级结构的蛋白质其氨基酸序列接近随机,这使得人们感到很困惑。本文将以三叶草家族蛋白质为例,根据相似性方法把序列中的隐含对称性显示出来。结果表明氨基酸序列中的隐含对称性与三级结构的三重准对称性一致。     

抗原多肽序列分子结构表达及生物功能预测

自Anfinsen等提出蛋白质一级结构完全决定其三维结构著名论断以来,根据蛋白质序列从理论上预测相应空间结构成为分子生物学中一个重要的课题.不少探讨进一步阐明蛋白质高级结构信息仍全部包含在其一级结构中,大多以氨基酸侧链为基础构建描述变量.     

支链淀粉水解酶水解支链淀粉的特异氨基酸分析

【目的】通过对具有支链淀粉水解能力的环糊精水解酶的结构进行分析,探寻决定酶与支链淀粉水解相关的关键氨基酸残基。【方法】对底物特异性发生改变的环糊精水解酶cds1-3进行功能鉴定,并利用分子模拟方法对其底物作用特异氨基酸序列和空间结构进行分析。【结果】环糊精水解酶cds1-3具有特殊的底物作用方式,它水解支链淀粉的能力强于水解环糊精。cds1-3和ThMA的蛋白质序列只有30个氨基酸的差异,主要位于远离底物结合区域的蛋白质中段,与环糊精水解酶的底物通道聚集位置相近。【结论】环糊精水解酶cds1-3的功能鉴定及对其关键氨基酸进行序列和空间结构分析,为揭示大分子底物,特别是支链淀粉底物的水解方式提供新的切入点。     

一种预测膜蛋白结构的新方法

随着人类基因组计划的完成,生命科学已进入后基因组时代,人们越来越注重从整体水平上对生物功能的研究.生物功能的主要体现者是蛋白质,蛋白质的功能与其空间结构有着密切的关系.所以,掌握蛋白质的结构信息对于研究蛋白质的功能及作用机制具有重要意义.     

基因序列的搜索与相似性比对

生物信息学的基本任务是对各种生物分析序列进行分析,也就是研究新的计算机方法,从大量的序列信息中获取基因结构、功能和进化等知识,并将其存储于基因数据库中.而在序列分析中,将未知序列同基因数据库中已知序列进行相似性比较是一种强有力的研究手段,包括序列的片段测定、拼接,基因的表达分析,以及RNA和蛋白质的结构功能预测.     

多重序列比对对蛋白质二级结构预测的改进

一定氨基酸序列顺序排列的多肽链是如何形成有一定空间结构的蛋白质分子的问题仍是分子生物学中心法则中到目前为止还悬而未决的问题.所以预测蛋白质的三级结构是分子生物学迫切需要解决的问题之一.一般认为蛋白质的结构是由其氨基酸序列所决定的,但我们现在所拥有的知识还不足以对蛋白质的三级结构准确地预测.因而在此之前准确预测蛋白质二级结构对于预测蛋白质三级结构有着重要的意义[1,2].     

基于蛋白质序列的氨基酸字母表简化

蛋白质的结构和功能特性由其氨基酸序列编码,控制序列结构映射的规则被认为是二级遗传密码,氨基酸字母表的简化可以减少蛋白质序列中的冗余,有助于揭示编码规则.基于氨基酸的单体特征、成对相互作用和相似性,可以简化氨基酸字母表.目前,仅基于蛋白质的序列信息,根据最近邻氨基酸的出现频率构建了一个氨基酸的嵌入表示.在此基础上,提出一...     

非天然氨基酸修饰蛋白质研究进展

蛋白质修饰是改善其物理化学和生物学特性的一种重要方法,目前已成为生物技术、生物催化和生物医学领域的研究热点.非天然氨基酸在蛋白质修饰中表现突出.介绍了非天然氨基酸种类及修饰方法,概述了其应用领域,以期为扩大利用此方法者提供参考.     

信息技术在基因组和蛋白质组研究中的应用

本文综述了信息技术在生物学研究前沿领域,特别是基因组和蛋白质组研究方面的应用,重点展示生物信息技术在信息交流手段、基因克隆与定位、核酸和蛋白质序列分析、空间结构预测和蛋白质功能研究方面的具体运用方法,拓展了生物技术概念的内涵与外延。     

脯氨酸顺式肽键与氨基酸序列关联的统计分析

通过对蛋白质空间结构样板库SLCTBASE中包含顺式脯氨酸的序列进行统计分析,发现了顺式肽键脯氨酸与其序列周围氨基酸存在较强的关联。根据单个氨基酸与构象的关联信息,构造了含脯氨酸序列的顺式构象势函数,利用这个构象势可将顺式脯氨酸信噪比由5．4％提高至30％以上。     

基因组DNA编码的蛋白质中氨基酸分布的分析

各种蛋白质中氨基酸残基的组成是由编码该蛋白质的结构基因的序列决定的,分析这些序列中有义密码子使用频率,就可以看出蛋白质的氨基酸组成情况。我们利用文献中90种生物的11415个基因中有义密码子使用频率,统计出了每种氨基酸在该种生物基因组DNA编码的蛋白质中的相对丰度。把这些丰度值按(1)90种生物,(2)真核生物33种,(3)原核生物27种(包括F质粒、Ti质粒、转座子各1种),(4)病毒类24种(含噬菌体6种),(5)细胞器(叶绿体5种和线粒体1     

一种基于最优局部信息融合的蛋白质-亚细胞定位预测方法

 基于蛋白质的合成及分选机制,提出了一种新的蛋白质亚细胞定位预测方法。先采用遍历搜索技术,找出各种亚细胞蛋白质序列分选信号和成熟蛋白质之间的最佳分割位点,把蛋白质序列分为两条子序列,计算这两条子序列中的氨基酸组份并将它们融合起来作为整条蛋白质序列的特征,然后构造用于识别每类蛋白质的最佳子分类器,再根据最大化原则组建集成分类器。在NNPSL数据集上,采用5重交叉验证方法对本文方法进行测试,原核和真核两个蛋白质序列子集分别取得94.1%和87.5%的总体预测精度。同时,此方法在一些蛋白质序列中找到的分割位点与真实生物现象相吻合,能为预测蛋白质序列的剪切位点提供参考信息。     

基于多信息融合的亚叶绿体定位预测研究

叶绿体是植物进行光合作用的主要场所,预测亚叶绿体定位对于研究其功能以及与其他大分子相互作用有重要的意义,因此更准确地预测蛋白质亚叶绿体定位成为一项必要的工作.文章建立了新的蛋白质亚叶绿体数据集,计算了氨基酸单肽分段组分信息,氨基酸二肽组分信息,预测的蛋白质二级结构信息,氨基酸指数信息,基于生物过程和分子功能的GO注释信息,以及基于PSSM矩阵的进化信息和保守信息,结合支持向量机算法(SVM)预测了亚叶绿体蛋白质定位.Jackknife检验的总体预测成功率为93.16%,同时交叉验证和独立测试也获得了较好的结果,分别为93.72%和90.65%.     

基于黎曼流形的蛋白质三维结构数据相似性比较

以NMR技术为代表的海量蛋白质空间结构数据为现代生命科学研究提供了前所未有的机遇,但后续的大数据分析却成为一大难题。充分利用已知的蛋白质三维结构信息来预测未知的蛋白质空间结构信息是研究蛋白质结构和功能关系一种重要手段。本文提出一种基于黎曼流形的蛋白质三维结构相似性比较新方法。该方法通过构建Cα坐标系和提取蛋白质结构具有旋转和平移不变性的几何特征量,将蛋白质的三维坐标序列转换为一维序列,采用黎曼距离作为三维结构相似度指标。本方法不需要对蛋白质结构做旋转和平移变换,避免了主流的RMSD方法中两蛋白质通过最小二乘拟合进行配准时产生的误差,并且完全不依赖于一级结构序列信息,对不具备序列相似性的蛋白质之间的相似性比较具有现实意义。本文分别针对不同相似度的蛋白质、Fischer提出的10个较难识别的蛋白质结构对、HOMSTRAD数据库中的700个数据这3组数据,对本文算法进行了验证。实验结果表明,与其他方法相比,本文方法的匹配精度均得到了较大提升。     

使用蛋白质和mRNA序列信息预测蛋白质亚线粒体定位

线粒体是很重要的半自主性细胞器,主要为细胞提供能量,还承担了许多其他生理功能,而线粒体的某些功能只有在特定亚线粒体位置中才能实现.对亚线粒体定位的研究有助于进一步了解蛋白质的功能.文章计算了蛋白质的进化信息、同源序列的go信息、氨基酸指数信息、氨基酸粘性、氨基酸组分、平均化学位移,并结合mRNA序列的三联体频数,利用支持向量机算法和离散增量算法对蛋白质亚线粒体定位进行预测,在jackknife检验下准确率达到97.64%,同时用独立检验也取得较好的结果.     

基于PSO＿BP神经网络的固有无序蛋白质预测

通过对蛋白质有序-无序区域分析,找到表示氨基酸的34维特征.其中,样本熵是用于计算时间序列复杂度的参数,通过比较20种氨基酸在两种区域的出现频率,将其对应为0-9的时间序列,从而计算蛋白质的复杂度.另外,使用长度为35的滑动窗口将相邻氨基酸联系起来,提高了预测准确度.最后,使用粒子群算法优化BP神经网络的节点参数,训练并实现有序-无序分类的5个网络,取均值后转化为有序-无序输出.使用DisProt数据集和R80数据集分别进行十折交叉验证,预测准确率分别达76%和87%以上.     

LEA蛋白质11-氨基酸基序与植物抗旱性

分析了8种重要农作物第三组LEA蛋白质序列中的94个11-氨基酸基序.得出一致性序列为TAEAAKQKAGE.LEA 3蛋白质中11-氨基酸基序呈多拷贝串联排列,其长度占蛋白质序列总长度的40%～60%.带电荷/ 极性氨基酸和疏水氨基酸数目分别占重复序列氨基酸总数的70.89%和29.11%.11-氨基酸基序的二级结构多呈α-螺旋结构.其中第1,2,4,5,9位疏水氨基酸形成螺旋蛋白质分子的疏水界面,其余位置的氨基酸形成螺旋分子的亲水界面.LEA 3蛋白质全序列平均亲水指数为-0.95～-1.22.无信号肽序列.8种LEA 3蛋白分子的上述特性与植物的抗旱性有关.     

分子生物物理：一个迅速发展的学科领域

分子生物物理是介于分子生物学、生物化学和生物物理学之间的边缘性学科,其中心内容是在三维水平研究生物大分子的结构及其与生物功能的关系。尽管生命现象绚丽多彩,生命机体千差万别,但它们具有共同的物质基础——以蛋白质(包括酶)和核酸为主要内容的生物大分子。现在知道,与非生命物质比较,以蛋白质和核酸为代表的生物大分子在结构上的一个重要特点,就是其特定的三维结构(空间结构)对其功能具有极大     

稀有鮈鲫铜蓝蛋白基因 cDNA 克隆及组织表达分析

铜蓝蛋白(Ceruloplasmin,Cp)是一种重要的铜转运蛋白,合成于肝脏并参与生物体铁的代谢,在医学上是各种炎症、感染、中毒及癌症疾病的标志性蛋白.铜蓝蛋白的研究已在多种真骨鱼类中被报道,文中第一次在稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)中报道此基因.采用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)克隆了稀有鮈鲫铜蓝蛋白基因,使用荧光定量PCR的方法构建了该基因组织表达谱.序列分析表明稀有鮈鲫铜蓝蛋白基因包含3 264bp全长编码序列,该序列编码1 087个氨基酸,其核苷酸和氨基酸序列与斑马鱼同源性最高(分别为88.1%和90.3%).理论相对分子质量和等电点分别为124 429.1D和6.41.荧光定量PCR检测表明该基因在肝脏和脾脏中相对表达量最高,在肌肉和鳃中相对表达量最低.使用氨基酸序列进行蛋白结构保守域分析,结果表明铜蓝蛋白基因在脊椎动物中是相对保守的,推测其功能也与其他物种相似.这为进一步研究稀有鮈鲫该基因的功能及其应用奠定了基础.     

Bim蛋白促凋亡活性必需核心元件的识别与研究(英文)

在之前的研究中,我们寻找并克隆到了一个新的Bim异构体Bimβ5,其转录从开放阅读框的第2个ATG起始,并编码一个包含BH3结构域的36个氨基酸的蛋白质.BH3结构域被认为是Bim蛋白及其他Bcl-2家族蛋白发挥作用的充分必要条件,因此有必要探寻其序列中对Bim蛋白功能起决定作用的核心区域.通过设计并构建基于Bimβ5的开放阅读框的一系列截断体,检测不同截断体的促凋亡能力,最终得到了Bim蛋白发挥功能所需的最短保守序列,即包含17个氨基酸的序列QELRRIGDEFNAYYARR,并将其命名为Bim核心元件.此外,通过对只包含Bim核心元件的截断体Bimβ5A3进行计算机分子建模,进一步揭示了Bim核心元件促凋亡的作用机理.Bim核心元件在介导Bak/Bax形成同源或异源二聚体时发挥着重要作用.