H5N1血凝素蛋白切割位点的序列研究

血凝素(hemagglutinin, HA)能否被切割成HA1和HA2是决定禽流感病毒高致病性的重要因素. 分析切割位点的序列, 研究其进化规律可以让我们更深入地了解H5N1的高致病性. 本研究先通过元胞自动机的方法将HA的基因序列转化为图形, 并在图上找到了一段H5N1亚型仅有的特征基因片段. 这个特征基因片段包含30个碱基, 主要由A和G组成, 其对应的氨基酸主要是带正电荷的碱性氨基酸. 这个特征氨基酸片段正好处于HA的酶切位点上. 通过3D结构的同源模拟, 发现H5N1 HA蛋白的切割位点较为暴露, 非常有利于各种酶对其进行剪切. 本研究还构建了切割位点的分子表面, 以进一步分析可能的氨基酸突变将如何影响表面的电荷分布. 结果表明, 某些突变较大地改变了电荷的表面分布, 可能使病毒失去高致病性. H5N1特征氨基酸片段突变情况的统计表明, 在时间上, 2005年突变案例的比例比前几年上升了许多; 而在地域上, 中国大陆的突变病毒案例占了绝大比例. 这些结果都有助于我们研究病毒高致病力的进化情况.     

20世纪80年代华中地区H7N8禽流感病毒的分子特征

对1985年从湖北家禽分离的禽流感毒株A/duck/Hubei/216/1985/H7N8进行了分子特征和致病性研究. A/duck/Hubei/216/1985/H7N8的HA蛋白在HA1和HA2连接处, 含有连续多碱性氨基酸(-PEIPKGRG-), 为低致病性分子特征, 而且其M, NP, NS, PA和PB2基因的宿主相关氨基酸位点与H5N1病毒相似. 进化分析结果显示, A/duck/Hubei/216/1985/H7N8的M, NS和PB2基因与Gs/Guangdong/1996/H5N1亲缘关系较为紧密, 表明20世纪80年代中期高致病性Gs/Guangdong/ 1996/H5N1毒株的部分内部基因在华中地区流行. 动物感染实验结果显示, A/duck/Hubei/216/ 1985/H7N8对鸡和小鼠为低致病性, 与HA基因的分子特征相一致.     

基于小波方法的蛋白质非规则二级结构预测

蛋白质的二级结构可以分为两类：规则二级结构和非规则二级结构，α螺旋和β折叠是典型的规则二级结构，它们的残基具有重复的主链转角，而且它们的N－H和C－O基团以氨键形式周期分布。相比之下，剩余的部分没有可重复转角，称之为非规则二级结构，对蛋白质氨基酸序列做了广泛的分析，结果表明，用连续小波变换可以对蛋白质氨基酸序列中的非规则二级结构进行有效的预测。     

甲型H1N1流感病毒北美毒株的分子特征

以10个甲型流感病毒北美毒株的基因PB2, PB1, PA, HA, NP, NA, NS和M进行遗传进化分析, 并用不同的软件对PB2, HA, NS1和M2蛋白氨基酸序列、糖基化位点及抗药性位点分析. 结果表明, 甲型流感病毒北美毒株的基因片段是一个来源于不同宿主、不同地域的重组株. HA蛋白氨基酸序列分析表明, 北美毒株HA蛋白的裂解位点氨基酸序列均为IPSIQSR↓G, 不具有高致病性流感病毒的特性, 同时NS1蛋白第92位氨基酸残基由天冬氨酸突变为谷氨酸(Asp→Glu), PB2蛋白氨基酸序列的第627位均为谷氨酸(E), 这些特性表明对人具有明显的亲和性, 但推测对人具有较低的致病力. M2蛋白的同源建模表明了北美毒株M2蛋白的药物敏感位点突变为抗药型位点, 推测北美毒株具有抗金刚烷胺类药物的结构特点, NA蛋白序列分析表明了北美毒株仍然对神经氨酸酶抑制剂类药物敏感. 这些研究结果对于我国预防和控制甲型流感北美毒株具有重要的参考价值.     

β-珠蛋白基因——至少有两个插入DNA

关于β—珠蛋白mRNA的结构,已经了解得相当详细,如已知其5′端有甲基化的封闭结构,3′端有多聚A,还知道翻译部分的核苷酸序列与氨基酸序列相互对应等。与此相反,关于β-珠蛋白基因的结构及存在方式却了解得极少。但自从蒂尔门(Tilghman)等人对鼠β-珠蛋白基因进行无性繁殖以来,这方面的研究取得了迅速的进展。他们首先揭示出β-珠蛋白基因的核苷酸序列与成熟mRNA的核苷酸序列不完全对应,证明基因内至少有两个插入DNA。     

分子对接预测H5亚型禽流感病毒的广谱中和表位

H5N1禽流感病毒已经在亚洲、欧洲和非洲广泛传播, 造成了巨大损失. 最近我们鉴定出一株对多种来源的H5N1代表株均有良好中和活性的、识别H5亚型血凝素(hemagglutinin, HA)的广谱单克隆抗体8H5, 它对寻找克服禽流感高变性的广谱治疗性抗体、疫苗和药物具有重要价值. 本研究应用分子模拟技术, 采用“典范结构”方法对8H5抗体Fab片段进行结构模建, 并通过能量分析、SAS值分析、“拉曼强传图”检验、profile-3D分析等理论验证, 获得较为合理的8H5Fab的三维空间结构. 8H5Fab与3种HA蛋白晶体结构的分子对接结果表明, 8H5抗体与HA蛋白的作用模式与HA宿主来源无关, 但与HA结构的亚型相似性相关. 综合抗原同源比对结果, 推测8H5抗体识别的广谱中和表位是由HA上的Asp⁶⁸, Asn⁷², Glu¹¹², Lys¹¹³, Ile¹¹⁴, Pro¹¹⁸, Ser¹²⁰, Tyr¹³⁷, Tyr²⁵²不连续氨基酸残基组成的构象表位. 这一模型将为H5亚型禽流感病毒广谱疫苗和治疗性药物的分子设计提供依据.     

一种利用RT-PCR特异扩增甲型流感病毒HA基因多变区片段并测序确定分型的方法

针对甲型流感病毒HA基因的H1, H2, H3, H5, H7和H9亚型的序列特征, 设计专用PCR引物, 通过RT-PCR特异扩增相应片段并测定序列, 可以准确地区分H1和H3感染人类的流感病毒及其亚型. 这种基于流感病毒核酸序列测定的特异性检测方法, 不仅可以用于新型甲型H1N1病毒的快速确诊和分型, 并且还可推广应用于今后其他流感病毒或具有爆发潜力的新型流感病毒的监测.     

逐步预测和统计学筛选人H_5N_1毒株神经氨酸酶蛋白B细胞表位

为了预测和筛选人禽流感H5N1毒株神经氨酸酶(NA)蛋白的B细胞表位,检测了人禽流感H5N1毒株NA基因核苷酸序列.采用Kyte-Doolittle的亲水性方案、Emini方案和Jameson-Wolf抗原指数方案,辅以对NA蛋白的二级结构中的柔性区域的分析,并用SPSS13.0进行聚类和相关分析,建立了一种统计学筛选程序,预测了H5N1病毒NA蛋白的B细胞表位,并对毒株GD-01-06的NA蛋白变异进行了分析.预测结果通过吴氏抗原指数和SWISS-MODEL软件进行评价.结果发现,预测并筛选最有可能的B细胞表位位于NA蛋白N端第120～137,81～84,408～415,273～282,429～432,356～368,46～55,146～155,341～350,198～209肽段,提示它们是B细胞表位的优势区段;含有糖基化位点NGT126～128的120～137肽段为首选的NA蛋白抗原表位;H5N1毒株NA蛋白第53位(Ⅰ)位点缺失,这有助于增加毒株GD-01-06的NA蛋白表面柔性,而且抗原表位扩大(VEP46～48→VEPISNTNFL46～55).采用SWISS-MODEL软件建立的N1蛋白模型有助于...     

人类β珠蛋白基因HBB及其突变体的mRNA-蛋白质二级结构分析

SNPs能改变基因表达,导致编码氨基酸突变,影响蛋白质功能,这是目前被密切关注的问题.对此,普遍认为蛋白质结构的变化源自氨基酸取代,很少有人注意mRNA结构变化的影响.选取人类??珠蛋白基因HBB及其4个突变体样本,用动态延伸折叠方法构建mRNA二级结构,从有关数据库获得它们的表达产物的二级结构.分别对成熟mRNA和蛋白质做突变前后的结构对比,并进行mRNA-蛋白质相应结构变化的对照.结果发现,蛋白质中规则构象一般为mRNA中的稳定区域编码,而不规则构象(?/?转角、卷曲)为mRNA中的不稳定区域编码.不稳定区域内的碱基突变引起mRNA二级结构的变化,将会在蛋白质结构中留下"变化印迹".这种mRNA二级结构和编码蛋白质二级结构的相关性可能作为探寻蛋白质功能变化的一种谋略.     

甲型H1N1流感病毒流行株基因组进化分析

2009年4月, 北美地区出现甲型H1N1流感疫情, 并且疫情快速扩散至欧亚非三大洲, 风险等级上升至5级. 截止至5月13日, 甲型H1N1流感病毒已扩散至33个国家和地区, 实验室确认病例5728例, 死亡61人. 从NCBI的IRV和GISAID的EpiFluDB数据库下载甲型H1N1流感病毒序列425条, 进行序列比对与进化分析. 分析结果显示: (ⅰ) 当前流行的甲型H1N1流感病毒是一个三重排A型流感病毒: HA, NA, MP, NP和NS来源于猪流感病毒; PB2和PA来源于禽流感病毒; PB1来源于人流感病毒. (ⅱ) 猪流感病毒的来源可细分为: HA, NP和NS来源于H1N1亚型经典猪流感毒株; NA和MP来源于H1N1亚型禽源猪流感毒株. (ⅲ) 甲型H1N1流感病毒在流行扩散过程中没有显著变异, 同时病毒基因组没有发生重排. 本文除了分析美国代表毒株A/California/04/2009(H1N1)外, 还以墨西哥代表毒株A/Mexico/4486/2009(H1N1)为主进行了同源性和进化分析, 地理范围相对较大, 分析结果更具科学性.     

麻黄属rbcL基因的适应性进化检测与结构模建

采用PAML程序检测麻黄属14种及其他9种裸子植物rbcL基因的适应性进化.以"分支"模型检测到该属植物RbcL蛋白催化活性区先后经历了3次大范围的选择;以"分支-位点"模型检测出在该基因第365位密码子位点存在正选择的物种;计算机三维结构模建进一步显示该位点引起RbcL蛋白βG折叠、βH折叠和βE折叠的空间结构变化,这些变化可能与麻黄属该蛋白对环境的适应有关.     

甲型H1N1流感病毒HA蛋白结构模建与构象表位分析

最近几个月来, 一种新型流感病毒H1N1在全球流行. 本文运用生物信息技术, 从NCBI发布的新型A H1N1流感病毒基因序列出发, 通过同源模建方法构建了HA蛋白三维结构, 利用自主开发的蛋白抗原空间表位预测程序SEPPA预测了HA蛋白潜在空间表位氨基酸, 并与以往流感病毒HA蛋白潜在构象表位进行了比较. 结果发现HA蛋白中58个氨基酸残基具有较强的免疫原性, 大部分在HA蛋白球状头部表面上聚集成簇, 构成空间抗原表位. 与以往流感病毒HA蛋白潜在空间表位相比, 虽然坐落位置相似, 但新的抗原表位在静电势性质上明显不同于以往流感病毒HA蛋白抗原表位.     

线粒体RNA m3C修饰酶METTL8的修饰机制和底物特异性

<正>tRNA是遗传信息传递的关键生物大分子之一.在核糖体中,tRNA的反密码子通过与mRNA的三联体密码子互补配对,从而将其携带的氨基酸掺入到新合成的肽链中,对遗传信息的精准传递具有重要作用^[1].tRNA上存在着大量的转录后核苷酸修饰^[2].目前已有120多种tRNA修饰被鉴定出来,它们存在于12%～20%的tRNA核苷酸碱基上^[3,4].tRNA上存在的这些修饰参与并调控一系列生命过程^[5].众多的修饰能够维持tRNA结构、提高tRNA稳定性、促进反密码子与密码子的精确配对等,在多种生命活动中发挥作用^[6,7].     

粟酒裂殖酵母中3个新的box H/ACA snoRNA的鉴定及意义

真核生物rRNA和snRNA中特定位点的假尿嘧啶化修饰是由box H/ACA snoRNA指导的, 这些RNA通常具有保守的H和ACA元件以及“发夹-铰链-发夹-尾”的二级结构. 通过筛选cDNA文库, 从粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中鉴定了3个新的box H/ACA snoRNA, 分别命名为SP12, SP16和SP20. 这些小分子RNA 3′末端都具有ACA类元件, 其二级结构中包含2或3个较大的类似发夹的结构. 尽管SP20 的H元件并不典型, 但能折叠成典型box H/ACA snoRNA的二级结构, 推测其具有指导18S rRNA上U1208和U1053两个位点的假尿嘧啶化修饰的功能. 相反, SP12和SP16的二级结构不同于SP20, 并且也没有与rRNA或snRNA互补的反义元件, 所以被称为“功能未知的向导snoRNA(orphan guide RNA”, 其功能尚有待阐明. SP12和SP16的基因都位于2个编码蛋白质基因的间隔区, SP16 snoRNA是从一个较大的RNA前体剪切加工而来. 有趣的是, SP20基因位于一个预测的蛋白质基因的编码区中, 但转录方向相反. Northern杂交和RT-PCR分析都无法检测到该蛋白质基因的mRNA, 表明该基因在细胞中的表达是不存在的. 这是粟酒裂殖酵母中一个推测编码蛋白质的基因位点反向编码一个小分子RNA的首次报道.     

应用最大似然法检测丙肝病毒包膜蛋白编码基因的适应性进化

非同义-同义置换速率比值(d_N/d_S)是藉蛋白质编码序列评价选择压力的一种重要测度, 而基于密码子置换模型的最大似然法业已成为检测承受正选择的氨基酸位点及适应性进化的统计分析工具. 本研究应用最大似然法分析了丙型肝炎病毒的包膜蛋白编码序列, 从全世界18个常见的基因型/亚型中, 发现了4个正选择/适应性位点. 由于这些氨基酸位点位于不同的免疫表位, 本研究结果具有潜在的生物医学价值, 同时表明最大似然法可以作为一种检测高分歧度病毒蛋白中适应性进化存在与否的有效手段.     

1~H NMR法研究天花粉蛋白催化5′-AMP糖苷键的裂解

天花粉蛋白(Trichosanthin,TCS)是分子量为28000的单链蛋白,一级结构共247个氨基酸残基,空间结构含大、小两个结构域,位于大小两结构域交界处的分子凹槽可能是底物瞟吟碱基的结合位点.刘望夷等发现TCS类似蓖麻毒蛋白(Ricin),也是RNA糖苷酶型的核糖体失活蛋白(Ribosome inactivating protein,RIP).其作用机制是RNA N-糖苷酶型,催化C-N糖苷键的裂解,释放一个腺嘌吟碱基.在本项研究中以单核苷酸5’-AMP等作为TCS的类似底物,用~1H NMR法研究TCS对这些类似底物的作用,发现TCS具有较弱的糖苷酶活性.     

鸡减蛋综合征病毒(EDSV)的基因组特点

在完成鸡减蛋综合征病毒中国株ＡＡ２全基因组核苷酸序列测定的基础上,对其基因组的结构特点进行了分析,结果表明：ＡＡ２株基因组具有腺病毒科成员的某些结构特点,尽管核苷酸及氨基酸序列的同源性较低但是位于Ｅ２区中编码与病毒繁殖和基因具有复制相关的一些酶类或调节蛋白,以及组装病毒颗粒所需的结构蛋白等与其他腺病毒相似。     

猪肾氨基酰化酶Ⅰ的初步晶体学研究

氨基酰化酶Ⅰ(aminoacylase I,ACY-1)(3.5.1.14)主要存在于哺乳动物的肾脏和微生物中,是生物体进行氨基酸代谢时一个重要的水解酶,它可逆地催化酰化L-氨基酸的水解反应.该酶由772个氨基酸组成,分子量为85.500ku,是一个寡聚酶,由两个相同亚基组成,每个亚基含有一个锌离子.猪肾ACY-1与人的ACY-1的核酸序列有88.3%的同源性,氨基酸序列的同源性为87.7%.将猪肾ACY-1的氨基酸序列放在PROSITE数据库中检索,除了几个潜在的蛋白激酶磷酸化的位点和2个可能的N-糖基化位点外,没有其他明显的特征.把猪肾ACY-1的核酸序列和氨基酸序列与EMBL/GenBank和SwissProt Database中的序列进行比较,除了由E.coli表达的酰氨酶(amidase,succinyl-diaminopimelate desuccinylase),没有发现它与其他蛋白质有同源性,Wilbur-Lipman Algorithm统计分析表明,酰氨酶与猪肾ACY-1序列在400个氨基酸长度内有24%的等同性、这些结果提示,ACY-1是一类新的含锌金属蛋白.张艳等人用CD和FTIR谱对它的二级结构进行了研究.     

科学家在H6N1亚型禽流感病毒感染人的分子机制上取得新突破

<正>继近两年先后在H5N1,H7N9和H10N8亚型禽流感病毒跨种间传播机制研究上取得重大进展后[1~5],中国科学院微生物研究所高福院士领导的研究团队在H6N1亚型禽流感病毒感染人的分子机制上取得新的突破,该研究于2015年5月4日以"Adaptation of avian influenza A(H6N1)virus from avian to human receptor-binding preference"为题在线发表在杂志EMBO J上[3].2013年6月,在台湾发现了全球首例人类感染H6N1亚型禽流感病例.从患者体内所分离的病毒基因序列显示,此病毒为一典型的低致病性禽流感病毒,与台湾本土家禽中的H6N1病毒株非常接近,其跨物种传播的分子机制成为世界科学家所关注的焦点.1972年以来,H6N1亚型禽流     

猪肾氨基酰化酶Ⅰ的初步晶体学研究

<正>氨基酰化酶Ⅰ(aminoacylase I,ACY-1)(3.5.1.14)主要存在于哺乳动物的肾脏和微生物中,是生物体进行氨基酸代谢时一个重要的水解酶,它可逆地催化酰化L-氨基酸的水解反应.该酶由772个氨基酸组成,分子量为85.500ku,是一个寡聚酶,由两个相同亚基组成,每个亚基含有一个锌离子.猪肾ACY-1与人的ACY-1的核酸序列有88.3%的同源性,氨基酸序列的同源性为87.7%.将猪肾ACY-1的氨基酸序列放在PROSITE数据库中检索,除了几个潜在的蛋白激酶磷酸化的位点和2个可能的N-糖基化位点外,没有其他明显的特征.把猪肾ACY-1的核酸序列和氨基酸序列与EMBL/GenBank和SwissProt Database中的序列进行比较,除了由E.coli表达的酰氨酶(amidase,succinyl-diaminopimelate desuccinylase),没有发现它与其他蛋白质有同源性,Wilbur-Lipman Algorithm统计分析表明,酰氨酶与猪肾ACY-1序列在400个氨基酸长度内有24%的等同性、这些结果提示,ACY-1是一类新的含锌金属蛋白.张艳等人用CD和FTIR谱对它的二级结构进行了研究.