龙虾肌D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶胍变性的初步晶体学研究

在溶液状态,用变性的方法来研究蛋白质结构和功能的关系相当普遍。但是,很多测定溶液构象的方法,如核磁共振、荧光、圆二色等,尽管很有效,可它们只能探测到局部的结构信息(二维核磁共振除外)。根据这些信息,很难深入把结构的改变与活性联系起来,而晶体学则有可能给出完整的三维结构图象。但一般说来,在变性剂存在下,蛋白质结晶非常困难,难以     

胰岛素分子的水合等能图

水是活细胞中含量最高的成分,它对于维系蛋白质的天然构象和一系列特性有着重要的作用,研究蛋白质中水的结构对于全面了解蛋白质的结构与功能的关系有重大的意义。从理论上研究蛋白质中水的结构可以应用蒙特卡罗方法或者分子动力学方法,不过即使对于象胰岛素这样小的蛋白质分子(只含有51个氨基酸残基),要想使用上述方法进行溶液构象的计算     

日新月异的RNA二级结构预测

对RNA结构与功能的研究是当今生物信息学一个非常重要的课题。对RNA自身功能的认识在当前已经得到了极大的拓展和深入。而研究它更可以作为研究蛋白质结构与功能以及DNA序列中基因信息的突破口．本系统介绍了从上世纪70年代以来发展至今的各类RNA二级结构预测算法。从对RNA结构预测方法的追溯和跟踪。对当今RNA研究的进展和形势作了一个总结。并预测了这一领域未来的研究发展趋势．     

大肠杆菌依赖链霉素突变对λN和λQ基因表达的影响

核糖体是一切生物蛋白质合成的唯一场所,所以核糖体对生命活动十分重要。目前,核糖体各组分(包括3种rRNA和50多种核糖体蛋白质)的结构已经研究清楚,但对各组分的确切功能却“仍然几乎一无所知”。本实验室多年来分离了大肠杆菌和枯草杆菌大量的核糖体蛋白质突变体,研究了这些突变对其它基因表达的影响,证明不同的核糖体蛋白质突变对同一基因表达的影响不同;同一核糖体蛋白质突变对不同基因表达的影响也不同。     

核磁共振在蛋白质研究中的应用进展

蛋白质是一类重要的生物大分子,在生物体内执行各种各样的生理功能.自18世纪蛋白质被发现以来,蛋白质研究的重点从早期的分离纯化逐渐深入到结构与功能.     

谷氨酸脱氢酶和血红蛋白在多元醇水溶液中的变性热力学

许多研究表明,蛋白质的变性与其溶剂有密切的关系。介质对蛋白质变性的影响,可因蛋白质和溶剂的种类不同而有所不同。我们用量热法研究了谷氨酸脱氢酶和血红蛋白在多元醇一水体系中的热变性。本工作首次报道了这两种蛋白质在丁四醇和葡萄糖水溶液中变性热力学参数:变性温度T_a,变性焓△H_d和变性热容变化△C_p~d,并研究了醇浓度与蛋白质变性的关系,比较了在相同醇浓度下,三种不同醇对蛋白质变性的影响,发现蛋白质在三种醇中     

核糖核酸酶A氘代盐酸胍变性红外光谱的研究

蛋白质在胍或脲变性过程中的伸展过程已经得到了广泛的研究,然而,迄今为止所应用的各种研究方法,对于分子特性总的变化,只能提供有限的信息,例如其形状、大小或内部芳香残基的暴露等。由于通常使用的变性剂在远紫外区有强烈的吸收,从而限制了用圆二色性光谱研究二级结构的变化。近来发展的傅里叶转换红外光谱(FT-IR)的方法表明,如果能够适当地排除胍或脲在酰胺Ⅰ带区域的强烈吸收的干扰,由蛋白质在该区域的去卷积谱即可确认蛋白质各种二级结构变性过程中的变化。     

蛋白质研究的挑战:无固有折叠模式的肽链

蛋白质是由肽链构成的。传统概念认为蛋白质一定是具有特定折叠模式的、有功能的肽链。早年的蛋白质变性理论指出，在极端条件下，蛋白质的立体结构由紧密变得松散．同时丧失其固有的活性，这个过程就是变性。1950年代，一些研究蛋白质的化学家提出，蛋白质的结构具有特定层次：一级结构是蛋白质肽链中氨基酸残基的序列：二级和三级结构是蛋白质的立体结构：亚基组装产生了四级结构。     

蛋白质超家族分子进化研究的一种新方法

选取丝氨酸蛋白酶超家族作为研究对象，采用ＳＳＡＰ算法从结构比较的层次上进行蛋白质超家庭分子进行化的研究，分子相同或相似物中酶和功能的演化，鼠类胰鼠白酶突变体结构的聚类关系以及不同抑制对牛β－胰蛋白酶天然结构的影响，探索了结构比较对于蛋白质工程中定点突变改造蛋白质结构与细胞以及蛋白质抑制剂设计等方面的指导作用，基于结构比较的方法是蛋白分子进化的一种新方法。     

精氨酸~(B31)—人胰岛素的初步晶体学研究

胰岛素是迄今研究得最为广泛和深入的一种激素蛋白质,在其大量有关结构-功能关系知识积累的基础上,试图通过蛋白质工程构建新型胰岛素分子(如具有长效、高效、低免疫原性等)以改进糖尿病的临床治疗,已成为目前胰岛素研究的一个重要方向。 近年来,利用半合成和基因突变技术修饰胰岛素B链末端残基已获得明显的长效效应(如文献),深入了解这类修饰胰岛素长效作用的结构基础对寻求更优异的分子设计具有重要意义,这就需要这些衍生物的精确三维结构知识,本文报道一种经半合成制备的长效胰岛素——精氨酸-人胰岛素的初步晶体学研究。     

溶菌酶内水的恒温非平衡冻结行为

自60年代起,多种研究表明,每种生物大分子内都有一恒定量的不冻水。例如,多种方法测定溶菌酶的不冻水量R_(nf)为0.33±0.03g(水)/g(蛋白)。通常认为这部分水以氢键结合于大分子,维系着其结构和生物功能。故R_(nf)广泛用作刻画大分子同水相互作用的重要特征参量,并依此提出有关大分子水合的较系统的假说和分子模型。近来我们对多种生物大     

蛋白质功能基团三维模体及其应用

用一维序列模体和三维结构模体刻画与识别蛋白质功能区是蛋白质功能预测和分子设计中的重要课题。目前三维模体的提取与搜索均以残基为单位进行。特异性有限。鉴于残基的功能基团才是其发挥功能的关键要素，提出以功能基团为单位来表征三维模体（称为功能基团三维模体），并发展了相应的搜索算法，用于阐释蛋白质功能的结构基础以及预测未知蛋白质的功能。以从胰蛋白酶（ＰＤＢ代码为１ｍｃｔ）中提取的“三联体和氧穴”功能基团三维     

枯草杆菌蛋白酶E的分子置换研究

枯草杆菌蛋白酶是产生于芽孢杆菌的一种碱性蛋白酶。该类酶的肽链折叠方式完全不同于哺乳动物丝氨酸蛋白酶,但两者起催化作用的残基都是一样的,并具有几乎完全相同的空间配置,因而属两类不同的丝氨酸蛋白酶。枯草杆菌蛋白酶的结构和功能受到了深入研究,该酶还具备其它一些开展蛋白质工程研究的有利条件,它还是一种重要工业用酶,大量用作合成洗涤剂中降解蛋白质的组分。因此,国际上许多实验室和研究组对该酶进行了广泛的蛋白质工     

应用核磁共振波谱技术研究蛋白质相互作用

从结构生物学角度研究蛋白质与蛋白质相互作用十分重要. 核磁共振波谱技术是目前结构生物学的主要研究方法之一, 该方法具有其他技术所不可替代的重要作用. 核磁共振波谱技术可以在接近生理条件下研究蛋白质相互作用, 特别适合研究瞬时存在的动态复合物. 该技术是少数几种能够提供无结构或有部分结构的蛋白质以及蛋白质折叠过程等多方面信息的方法. 核磁共振波谱技术还可以在多种时间尺度下提供蛋白质的动力学信息. 本文以中国科学技术大学生物核磁共振波谱实验室的研究实例对上述观点进行阐述.     

通过蛋白质互作网络预测已知部分功能的蛋白质的精细功能

基于高通量数据, 研究人员已经设计了许多算法用于寻找功能完全未知蛋白质的功能. 然而, 这些算法的效率受到一些根本因素的制约, 包括: (ⅰ) 功能完全未知的蛋白质参与一个精细功能的先验概率低; (ⅱ) 高通量互作数据中有大量的假阳性互作; (ⅲ) 蛋白质互作数据对功能类的覆盖不完全; (ⅳ) 训练算法的大量阴性样本数据是异质的; (ⅴ) 训练算法的蛋白质的精细功能知识不足. 因此, 本研究提出一种新的方法对已知部分功能的蛋白质进行功能预测, 即利用功能特异的蛋白质互作子网或者基因表达模式信息来寻找蛋白质更为精细的功能. 该方法能够通过恰当地定义预测范围和过滤假阳性数据减少上述提到的问题, 因此可以高效地发现蛋白质的新功能. 对于几千个已知部分功能的酵母与人类蛋白质, 该方法能够以超过90%的精确率找到它们更为精细的功能. 预测的精细功能对于指导随后的湿实验和提供必要的功能知识来学习其他蛋白质的功能都具有重要的意义.     

氨基酸残基侧链对蛋白质能带结构的影响——晶体轨道法研究

蛋白质中能量和电荷迁移不仅在它的生物学功能中起着重要的作用,而且也展现了美好的应用前景(如有机半导体、有机超导体等等)。为了描述这种能量和电荷迁移,Szent-Gygyi在1941年提出了开拓性的思想,认为蛋白质分子和半导体一样,存在非局域的电子和空穴。到目前,为了确定蛋白质的能带结构和电子非局域化的可能途径已经进行了一些理论研究。这些结果说明蛋白质是良绝缘体而不是半导体。然而,上述研究采用的模型都是比较简     

一种基于结构域的蛋白质功能分类预测新方法

从已知的蛋白质序列数据出发，预测蛋白质的功能是生物信息学研究的一项重要任务。常见而有效的一种方法是将蛋白质按照其序列特征归并到不同的功能类中去。据此我们应用最大似然估计（MLE）算法，发展了一种以蛋白质结构域组成特征为基础的方法，对蛋白质进行功能分类。我们对酵母（Saccharomyces cerevisiae）基因组用MLE方法和文献中记载的另一种方法进行了预测，并对两种方法进行了比较。结果表明MLE方法预测明显优于文献中记载的另一种方法。MLE方法的特异性达到75.45%，敏感性达到40.26%。这个结果也说明结构域是蛋白质的一个重要特性，它与蛋白质的功能紧密相关。     

RNA折叠

与蛋白质相比,RNA的折叠是一个比较新的研究领域.不同的RNA分子可能沿着不同的路径,以某些与蛋白质折叠并不完全相同的方式构建出复杂的三维结构.在此过程中,RNA要受到许多环境因素的影响.对这些因素以及RNA的折叠机制进行深入的分析,将加深人们对地位显得日益重要的RNA分子的结构与功能的理解,并由此揭示RNA在基因表达调控过程中所起的重要作用.     

放大了的生物分子

对病毒结构和生物分子在细胞内装配的研究,使我们认识了这些大分子在复杂的生物系统中的功能。在生物体细胞内进行着各式各样的生物化学过程。生物大分子,特别是蛋白质和核酸,参予或控制着这些过程。这种大分子一旦分离,便失去了功能。它们常常相互作用,形成了有序的聚合体或复合物,它们有时在形式和功能上竟是如此的富有特色,以致决定了细胞器的名称。30多年来,我对核酸和蛋白质以及     

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.