同源建模方法预测蛋白质突变结构的适用性分析

通过从Protein Data Bank(PDB)结构数据库中提取单氨基酸突变的晶体结构,构建了一组无冗余的测试数据集,对目前应用最广泛的两款同源建模预测软件(SWISS-MODEL和MODELLER)进行了测试分析,发现它们对蛋白质的整体结构预测效果良好,均方根偏差小于0.5埃(RMSD0.5),但在突变导致结构显著变化(RMSD1.5)的情况下却均不能得到准确结果.分类统计显示,发生在蛋白质结构内部和极性氨基酸之间的突变结构变化小,两款软件预测效果较好(RMSD1.0).突变导致结构显著变化的可能性不高(5%),但它对蛋白质功能的影响不可忽视,因此应用同源建模方法对于蛋白质突变的模拟并不完全适用,还需要开发新方法来提高准确性.     

人类Batten病基因CLN3及其突变的生物信息学分析

利用生物信息学方法对与儿童蜡样质脂褐质沉积症(NCLs)相关基因CLN3的结构进行了深入的分析.根据CLN3的Mrna序列对其进行了染色体精确定位,确定CLN3的ORF及其外显子的位置;分析CLN3蛋白质(CLN 3P)结构特点和修饰位点,并明确近缘种及远缘种的保守区域和突变致病的关系.结果表明,CLN3位于人类16号染色体的短臂(16(p12.1～p11.2));基因全长为14804bp,包含15个外显子和14个内含子,ORF长度1317bp,编码438个氨基酸.蛋白质功能域分析表明,CLN 3P是一种分子量为43kDa的高度糖基化的溶酶体膜蛋白,该蛋白存在酰基化、糖基化和多种磷酸化修饰位点,在近缘的CLN 3P中存在高度保守的区域,进一步对10个远缘蛋白的多序列进行比对,发现了该蛋白质中最为保守的区域;45种CLN 3P的突变分析显示,主要的突变位于101、161～162、170、187、199、211、295、327、330、334、352等12个氨基酸位点,这些突变几乎发生在保守区域,突变还表现出一定的分布特点及地区差异,说明保守序列的突变是该疾病产生的重要原因,为该病的分子诊断提供了依据.     

利用圆二色谱法研究突变体BFR分子稳定性

通过引入人为突变,研究BFR纳米蛋白分子的稳定性与其一级结构的关系,探索蛋白质序列与结构的关系。选择可能与BFR构象密切相关的氨基酸残基引入突变,经表达、纯化后,利用圆二色谱仪检测突变体蛋白分子的结构变化。结果关键部位氨基酸的突变可以引起BFR分子中α螺旋含量及熔链温度发生了显著的变化。说明某些氨基酸的改变会引起BFR分子整体结构与稳定性的变化,有可能影响甚至改变蛋白质分子的功能。     

一种改进的基于PCR的建立饱和突变库的方法

定点饱和诱变技术一直以来被广泛应用于蛋白的定向进化和代谢途径的研究,然而建立偏爱性低的高质量饱和突变库一直面临着严峻挑战.提出一种改进的建立智能突变体文库的方法,选取柠檬烯环氧水解酶(LEH)为突变对象,摒弃传统的NNK/NNN密码子简并引物,采用半理性设计突变氨基酸的方法,将PCR反扩载体与T5介导的克隆方法联用,构建一个随机的四点组合突变体库,突变效率高达81. 25%.此外,突变库的偏爱性大大降低,突变氨基酸的分布趋于平均,表现出低测序倍数基础上的高覆盖率.因此该方法极大提高了突变库的质量,降低了筛选成本,为蛋白质工程和生物合成的研究提供了好的思路.     

大麦黄花叶病毒抗性突破株系的分子变异

通过大麦黄花叶病毒 (Ba YMV)抗性突破株系的核酸 RNA1全序列分析并与野生株系比较表明 ,抗性突破株系在病毒复制酶或转运蛋白区域 (6K2 )和核酸 RNA复制酶区域 (NIb)存在二个变异位点 .在这二个位点上抗性突破株系核酸分子编码的氨基酸分别为脯氨酸 (Pro)和苏氨酸 (Thr) ,而野生株系分别为缬氨酸(Val)和丙氨酸 (Ala) .对该两种酶蛋白质二级结构分析显示 ,氨基酸的变异可能导致了蛋白质的结构、功能与性质的改变 ,并且此种变异与抗 Ba YMV冬大麦中抗性基因 ym4的功能丧失有关 ,同时也说明了大麦品种田间致病性的差异与病毒核酸分子中的点突变关系密切 .     

大麦黄花叶病毒抗性突破株系的分子变异

通过大麦黄花叶病毒(BaYMV)抗性突破株系的核酸RNA1全序列分析并与野生株系比较表明.抗性突破株系在病毒复制酶或转运蛋白区域(6K2)和核酸RNA复制酶区域(NIb)存在二个变异位点.在这二个位点上抗性突破株系核酸分子编码的氨基酸分别为脯氨酸(Pro)和苏氨酸(Fhr),而野生株系分别为缬氨酸(Val)和丙氨酸(Ala).对该两种酶蛋白质二级结构分析显示,氨基酸的变异可能导致了蛋白质的结构、功能与性质的改变,并且此种变异与抗BaYMV冬大麦中抗性基因ym4的功能丧失有关,同时也说明了大麦品种田间致病性的差异与病毒核酸分子中的点突变关系密切.     

红尾沙蜥鸟氨酸脱羧酶1高原适应的分子机理

运用基因组学、转录组学、分子进化和计算生物学等分析方法对红尾沙蜥鸟氨酸脱羧酶1(ODC1)基因结构、表达量、正选择位点以及蛋白质理化性质和结构展开研究,旨在阐明ODC1基因在沙蜥属不同海拔物种中的表达模式和在高海拔红尾沙蜥中低氧适应的分子机理.结果显示,ODC1基因在红尾沙蜥4个组织中的表达量约为荒漠沙蜥的2.25、 1.14、 2.51和4.82倍,其中在肝脏、脑和心脏组织中的表达量显著高于荒漠沙蜥.红尾沙蜥ODC1蛋白质的总平均亲水性系数和不稳定性系数分别为-0.122和46.51,较荒漠沙蜥亲水性更高、结构更稳定.红尾沙蜥ODC1蛋白质位于β/α桶状结构域的222Gly→Ala(潜在的正选择位点)和228Ser→Asn两个突变使得该区域结构更紧凑,并使得蛋白质活性中心体积由荒漠沙蜥的0.734 3 nm³增大到红尾沙蜥的0.744 8 nm³,且活性中心亲水性增大.位于β层片结构域的446Ile→Met氨基酸突变使得该区域的无规则卷曲被α螺旋取代,蛋白质稳定性增强.红尾沙蜥ODC1基因表达量的显著上调和氨基酸突变导致的蛋白质结构稳定性增...     

蛋白质-核酸复合物中氢键和范德华力作用位点偏好性分析

对蛋白质-核酸复合物结构中氢键/范德华力作用位点氨基酸与核苷酸的偏好性(即相对使用频率)进行了统计分析.发现:(1)在蛋白质-DNA复合物结构中,范德华力作用对与氢键数量相当;而在蛋白质-RNA复合物结构中,范德华力作用对数量要远多于氢键;(2)复合物结构中氢键和范德华力作用位点上对氨基酸的偏好性差异显著;(3)氨基酸...     

α3 nAChRs亚基基因中定点氨基酸的突变研究

为了利用重叠延伸PCR技术对α3亚基中指定的氨基酸进行定点突变,以便为今后深入研究烟碱型乙酰胆碱受体(Nicotinic acetylcholine receptors,nAChRs)中关键氨基酸的功能及与药物作用的分子机制奠定基础,本研究以α3 nAChRs亚基基因作为模板,利用重叠延伸PCR技术对α3亚基中指定的氨基酸进行了定点突变,突变后的基因片段被连接到pMDTM18-T载体上,并通过基因测序来验证突变的正确性.结果表明:通过重叠延伸PCR法已将α3 nAChR N端第174位的丙氨酸(Alanine,Ala,A)成功突变为谷氨酸(Glutamic acid,Glu,E).由此认为:重叠延伸PCR法成功实现了α3 nAChRs亚基基因中定点氨基酸的突变,该方法可为更多受体突变型的建立提供借鉴,也可为研究nAChRs中关键氨基酸的功能以及药物与nAChRs相互作用的分子机制奠定基础.     

不同类氨基酸的使用度对蛋白质折叠速率的影响

根据氨基酸约化分类,定义描述氨基酸序列信息的参量—相对氨基酸使用度(RAAU),在现有数据库和相关文献的基础上,建立了包含相对氨基酸使用度和蛋白质折叠信息的蛋白质折叠数据库.在此基础上,分析了相对氨基酸使用度对蛋白质折叠速率的影响.结果表明,强亲水类氨基酸和强疏水类氨基酸的使用对蛋白质的折叠速率的影响截然相反.对不同类蛋白质,其相对氨基酸使用度对蛋白质折叠速率的影响有明显差异.     

Branched chain amino acids and metabolic regulation

Amino acids are fundamental nutrients required for protein synthesis. The branched chain amino acids (BCAAs) leucine, isoleucine, and valine are the most abundant of the essential amino acids. BCAAs have recently been recognized as having functions in processes other than simple nutrition. For example, metabolic diseases are characterized by higher levels of circulating BCAAs. Moreover, supplementation with or deficiency in BCAAs is closely related to the regulation of metabolic homeostasis. Indeed, leucine deprivation induces increased lipolysis and thermogenesis, which result in fat loss, as well as suppressed lipogenesis and enhanced insulin sensitivity in the liver. Accumulating evidence has indicated that several amino acid sensors, including GCN2, ATF4, mTOR, and AMPK, play pivotal roles in the regulation of lipid metabolism, glucose metabolism, and energy homeostasis. Furthermore, the hypothalamus is critical for sensing amino acid levels and mediates the metabolic adaptation of the body upon limitation of essential amino acids (EAAs) through regulating expression of the S6K1, MC4R, and CRH. In this review, we highlight recent studies investigating the cellular mechanisms linking amino acids, amino acid sensors, metabolic regulation, and metabolic diseases. Amino acid sensing and metabolic regulation have become research hotspots in the metabolic field.     

An amino-acid taste receptor

The sense of taste provides animals with valuable information about the nature and quality of food. Mammals can recognize and respond to a diverse repertoire of chemical entities, including sugars, salts, acids and a wide range of toxic substances. Several amino acids taste sweet or delicious (umami) to humans, and are attractive to rodents and other animals. This is noteworthy because L-amino acids function as the building blocks of proteins, as biosynthetic precursors of many biologically relevant small molecules, and as metabolic fuel. Thus, having a taste pathway dedicated to their detection probably had significant evolutionary implications. Here we identify and characterize a mammalian amino-acid taste receptor. This receptor, T1R1+3, is a heteromer of the taste-specific T1R1 and T1R3 G-protein-coupled receptors. We demonstrate that T1R1 and T1R3 combine to function as a broadly tuned L-amino-acid sensor responding to most of the 20 standard amino acids, but not to their D-enantiomers or other compounds. We also show that sequence differences in T1R receptors within and between species (human and mouse) can significantly influence the selectivity and specificity of taste responses.     

5—磺基水杨酸存在下两相合成二茂钛氨基酸配合物

在两相体系（H2O／CHCl3)中,利用二氯二茂钛与5－磺基水杨酸形成的水溶液和N－（取代苯基）氨基乙酸反应,简便全盛了三种二茂钛氨基酸配合物,采用元素分析、IR及^1H NMR等对其进行了表征。结果表明,氨基酸的羧基以单齿氧原子与钛配位,形成了双分子取代的二茂钛配合物。     

计算机辅助木糖还原酶定点突变的生物信息学分析

木糖还原酶（xylose reductase,XR）是木糖代谢生成乙醇途径中一个重要的酶,目前利用纤维素生成酒精的关键问题之一：木糖代谢过程中XR和木糖醇脱氢酶（xylitol dehydrogenase,XDH）的氧化还原不平衡。本研究借助生物信息学手段（酶三维结构建模、酶和辅酶分子对接）,充分分析数据库资源,找到了一些可能影响XR酶活性或辅酶依赖性的关键氨基酸。毕赤氏酵母XR与NADP之间有Lys21（K）、Val222（V）、Glu223（E）、Phe236（F）和Thr273（T）;毕赤氏酵母XR与NAD之间有Val222（V）、Glu223（E）、Phe236（F）、Glu237（E）和Thr273（T）;热带假丝酵母XR与NADP之间有Asn278（N）和Arg282（R）。对比两种辅酶与毕赤氏酵母XR形成氢键的氨基酸,如果使毕赤氏酵母XR只与辅酶NAD结合,则可以将Lys21替换成其它的氨基酸,因Lys21在所有XR序列中完全保守,需要进行氨基酸替代模拟计算预实验,在确保酶三维结构不变及NAD可以结合XR的前提条件下替代Lys21;如果使毕赤氏酵母XR只与辅酶NADP结合,则可以将Glu237（不完全保守）替换成其它的氨基酸。另外,还可以根据需要将这些形成氢键的氨基酸进行组合替代。要改变热带假丝酵母XR的NADP依赖性,可以替代Asn278（N）和/或Arg282（R）（不完全保守）。本研究为进一步酶的理性设计（提高活性及改变辅酶依赖性）并在分子水平上对木糖还原酶进行改造打下了基础。     

利用噬菌体肽库筛选小肽免疫抑制剂

利用MT-2细胞系特异性表达白细胞介素2受体α(IL-2R α)在细胞表面,作为靶蛋白在噬菌体六肽库中筛选,经过4轮筛选得到能特异性结合IL-2R α的配体,挑选出与IL-2R α亲和性高的21个噬菌体克隆,经过DNA测序,得到3组肽序列,其中2组序列分别与白细胞介素2(IL-2)的N端17-24(LLLDLQMI)序列和C端114-121(IVEFLNRW)序列相似,另外一组与IL-2R β和γ有共同的保守序列(WSXWS)相似.因此推测这些筛选到的序列可能模拟IL-2与受体α相互作用的位点和IL-2R β,γ与α结合的位点.根据筛选结果,进一步合成了一个九肽AIVEFLNRW,以ConA诱导的淋巴细胞转化实验为模型,观察到这个肽在终浓度≥31.3μg/mL时抑制效果明显.     

异育淇鲫含肉率及其肌肉营养成分分析

用生化分析方法测定了2龄18尾异育淇鲫的含肉率及其肌肉营养成分.结果表明:异育淇鲫的含肉率为67.06%,肌肉含蛋白质18.08%,脂肪0.95%,水分79.49%,灰分1.16%,无氮浸出物0.42%.18种氨基酸总量为17.89%,其中8种必需氨基酸量为7.10%,4种呈味氨基酸量为7.08%.必需氨基酸指数(EAAI)为85.20,限制性氨基酸为胱氨酸和蛋氨酸.异育淇鲫肌肉中包含有11类脂肪酸,不饱和脂肪酸含量远大于饱和脂肪酸含量,分别为64.79%和35.21%.     

甘薯天蛾幼虫和蛹的饲料营养评价

甘薯天蛾个体大,容易饲养产量高,取食甘薯叶片,寄主广。营养价值高:幼虫和蛹的必需氨基酸含量都在50％以上,必需氨基酸指数比鱼粉和其他昆虫高一倍以上;某些不饱和脂肪酸含量特高;同时具有丰富的矿物质,有很好的开发前途。     

新疆雪鸡微量元素及氨基酸含量的测定

本文采用等离子光谱仪和氨基酸自动分析仪首次对新疆珍贵野生动物雪鸡中微量元素和氨基酸进行分析.结果表明,雪鸡中至少含有15种氨基酸、17种微量元素.     

渔业污水中大型蚤(Daphnia magna straus)反馈养殖的研究

利用排放的渔业污水先进行单胞藻的（栅列藻ＳｃｅｎｅｄｅｓｎｕｓｏｂｌｉｑｕａｓＴｕｒｐ）培养，再接种培养大型蚤，对栅列藻密度的经时变化，大型蚤种群增长及水体中氮、磷、钾在培养过程中的变动作了测定与分析．研究结果：①悬浮栅列藻在渔用污水中密度变动状态，开始时在充气、直接光照条件下以逻辑斯谛（Ｌｏｇｉｓｔｉｃ）曲线增长；在投放大型蚤并停止充气与直接光照后，则呈直线型下降．②大型蚤在接种进入含栅列藻的渔业污水后，在静态条件下其种群密度亦是按逻辑斯谛曲线增长．③以大型蚤间收式一次累加收获量作为种群总增长量（产出量），其累加数量及干湿重生物量数学模型均呈双对数曲线．④在间收式培养期间，大型蚤密度动态模型为一复合型指数函数．⑤渔用污水经栅列藻及大型蚤培养后再排放水体中氮、磷、钾含量分别下降了８５．５％，８１．１４％，７７．８９％．本研究结果既为枝角类集约化培养技术提供了生态学理论参数，也为污水调控及资源化提出一个良好的技术途径．     

斑马鱼cGnRH-Ⅱ的基因克隆与序列分析

从斑马鱼脑组织提取总RNA,应用RT--PCR方法克隆eGnRH cDNA,其长度为646bp,包括一个258bp开放阅读框;编码的cGnRH-Ⅱ前体为86个氨基酸残基,由一个信号肽、GnRH十肽和一个由蛋白水解位点（Gly—Lys—Arg）连接的促性腺激素释放激素相关肽（GAP）组成;其中信号肽和联接肽的长度分别为24和49个氨基酸．该eDNA编码的cGnRH-Ⅱ的前体氨基酸序列与其他物种的cGnRH-Ⅱ前体一致．表明物种问cGnRH—Ⅱ cDNA的蛋白编码区高度保守,而非编码区的保守性程度很低．进化分析表明,斑马鱼与鲤鱼、鲫鱼、拟鲤、黑头软口鲦等淡水的鲤科鱼类的同源性较高．