长效胰岛素研究——(Lys-B_(31)-NH_2)-胰岛素的结晶和初步晶体学分析

天然胰岛素在酸性溶液中是一种短时效制剂,直接用于糖尿病患者需一天注射几次。因此,寻求长效制剂从一开始就是胰岛素临床应用提出的实际课题。经过相当时间的探索,已有一些长效制剂成功地用于临床。但目前广泛使用的长效胰岛素大多是通过引入外源蛋白和有机化合物(如鱼精蛋白胰岛素),或改变胰岛素的物理状态(如结晶Zn-胰岛素)来产生长效效应。由于含有外源因素,这类制剂在实际应用中有明显的缺点,如产生免疫反应、过敏反应、毒性等。蛋白质工程的出现,促使研究者努力通过胰岛分子本身的改造去寻求新型长效制剂,其主要特点是通过分子内在因素制导产生长效性,而无需外源物。为此目的,我们从1987     

Gly~(B30)-人胰岛素——一种低抗原性胰岛素的初步晶体学研究

目前,免疫反应仍然是各种胰岛素制剂在临床应用中有待解决的问题,即使应用高纯度胰岛素来治疗糖尿病,也有约7096的患者在使用一段时间后会产生抗胰岛素抗体。因此,了解胰岛素免疫反应的分子基础,寻求既有低抗原性又保有充分生物活力的胰岛素制剂,在理论和实际上都有重要意义。同时,任何修饰胰岛素在用于实际临床时,也都会遇到免疫问题,因而在通过蛋白质工程途径寻求长效、高效等改性胰岛素的同时,必须了解其免疫特性,在这些     

蛋白激酶研究进展

蛋白激酶的研究不仅有理论意义,而且有重要的现实意义.因为蛋白质磷酸化和去磷酸化(即“可逆蛋白质磷酸化”)是所有具有重要生物学功能的磷蛋白(千种以上)活性、性质改变的“开关”,因此,可以通过用人工方法对功能蛋白(酶)磷酸化和去磷酸化的化学修饰和去修饰来调节细胞代谢、生长、分化、增殖,这一方法在农业、医药、食品和化学工业等方面有广泛的应用价值.值得指出的是,中科院院士、清华大学教授赵玉芬已经合成了几十种具有催化功能的磷酰氨基酸,并提出了“微型酶”学说.众所周知,氨基酸本身化学性质十分稳定,无催化活性,当它与磷酸作用合成磷酰氨基酸时变得极其活泼,具有催化剂的功能,为模拟酶的研究和合成开辟了一个崭新的途径和领域.可以设想,以氨基酸为基本组成单位的生物大分子蛋白质或多肽通过磷酸化和去磷酸化的修饰和去修饰必将使蛋白质或多肽具有许多新的化学性质和功能,为模拟酶、酶工程、蛋白质化学工程的研究和应用开辟新的途径,具有广泛的发展前景.     

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     

CeO2纳米晶的制备及其在电化学上的应用

纳米材料的合成、结构功能特性及其应用的研究成为人们共同关注的前沿课题.CeO_2是一种廉价而用途极广的材料,如用于发光材料、催化剂、电子陶瓷等.细胞色素c是一种含血红素的金属蛋白质分子,通过对其电化学行为的研究,为认识生物体内的电子传递反应机理和能量转换提供有用信息,对于揭示生命现象的本质具有重大意义.细胞色素c在裸金电极上是极不可逆的,现已发现了加速其可逆反应的多种促进剂,对其电化学反应机理也进行了深入的讨论.本文用溶胶-凝胶法合成了CeO_2纳米晶;将CeO_2纳米晶修饰在金电极上研究了细胞色素c的电子传递反应,发现CeO_2纳米晶是一种良好的促进剂.1 样品的制备与测试称取一定量草酸铈(GR),用蒸馏水调成浆状,滴加浓HNO_3(GR)和H_2O_2(AR),完全溶解后加入柠檬酸(GR),于50～70℃时缓慢蒸发形成溶胶,继续加热有大量气泡产生,并有白色凝胶形成,体积膨胀,有大量棕色烟放出.将凝胶于120℃干燥12h,得到淡黄色干凝胶,将其在不同温度下进行热处理,即得到CeO_2纳米晶.用日本理学D/MAX-IIB型X射线衍射仪进行结构分析;用H-600型透射电子显微镜进行粒子形貌分析和大小测定;用BET法测比表面积.     

硬脂酰化的IgG对磷脂酰乙醇胺脂双层的稳定作用

生物膜中的某些磷脂(如phosphatidylethanolamine,PE;cardiolipin,CL等)具有多态性,即在一定条件下可从双层相转变成非双层相(如六角形Ⅱ相,Hexagonal H_Ⅱ phase)。这种性质在膜融合、物质跨膜转运及蛋白质嵌入膜等过程中可能具有重要意义。研究蛋白质对膜脂多态性的影响,对于深入理解膜脂-膜蛋白的相互作用及生物膜结构与功能的关系,显     

B链氨端去三肽(B1-B3)猪胰岛素的初步晶体学研究

晶体结构的研究表明,三方二锌猪胰岛素分子的B链N端肽段呈一种伸展结构,并相当程度地露于分子的表面,运动性较大。随着周围溶液环境的改变,如在四锌胰岛素中所表现的那样,其取向可做较大幅度的改变,其中分子Ⅱ中的Bl-B8残基由原来的伸展变为α-螺旋,由于B链N端肽段的一级序列,尤其是其中的B1-B3残基,在不同种属中的变化较大,一段时间以来,占主导的看法是认为它与分子的免疫活性相关,而与其生物活性关系不大。Des-Phe~(Bl)-Ins的研究结果支持了这一观点,它几乎保留了天然胰岛素的全部生物活性,同时免疫活性明显下降。但是,随着研究的继续深入,有关Des-(Phe-Val)~(Bl-2)-pig Ins,Des-(Phe-ValAsh)~(Bl-3)-pig Ins,Des-(Phe-Val-Asn-Gln)~(B1-4)-human Ins,Des-(Phe-Val-Asn-Gln-His)~(B1-5)-human Ins等的研究表明,这系列衍生物的生物活性随着N端氨基酸的逐步减少而明显下降。因此,人们越来越认为B链N端残基可能直接参与和胰岛素受体的相互作用。     

AFM单分子力谱技术测量膜蛋白力学特性的研究进展

膜蛋白在细胞生理活动中起着关键性的作用,是大部分药物的作用靶点.对膜蛋白进行研究不仅对理解生命活动的本质有着重要的价值,还可为疾病治疗和医药研发带来帮助.原子力显微镜(AFM)的出现为研究膜蛋白的结构提供了一种新的技术手段.AFM不仅可以对单个天然态膜蛋白分子的形貌结构进行高分辨率成像,同时还可通过将配体分子修饰到AFM针尖,利用单分子力谱(SMFS)技术对膜蛋白生理功能与活动行为(如配体结合、解折叠)中的力学特性进行直接测量,使得人们可以从分子生物力学方面来认识膜蛋白的结构和功能,是对传统结构生物学方法得到的蛋白质静态三维结构的重要补充.SMFS技术在测量膜蛋白力学特性方面取得了巨大的成功,为生命科学和医药卫生领域相关问题的解决提供了新的思路.本文结合作者在AFM病理瘤细胞表面抗体-抗原相互作用力测量方面的研究工作,介绍了SMFS技术的原理与方法,总结了近年来应用SMFS技术研究膜蛋白力学特性的进展,讨论了SMFS技术面临的挑战.     

单[6-氧-6-(4-羧基苯)]-β-环糊精在溶液和固态中的分子自组装行为

通过单-[6-氧-(对甲苯磺酰基)]-β -环糊精和4-羟基-苯甲酸甲酯反应合成了一种新的修饰环糊精, 单(6-氧-6-(4-羧基苯)(-β-环糊精(1), 利用X射线衍射分析、二维核磁光谱以及量热滴定等方法研究了其在溶液和固态中的分子自组装行为. 结果表明在固态中连接于环糊精主面的苯甲酸基顺次从次面插入到另一个环糊精的空腔, 形成了螺旋柱状超分子, 并且在溶液中也显示了相似的自组装行为. 热力学上, 修饰环糊精形成聚合超分子主要是由熵驱动的.     

基于多肽和蛋白质分子的纳米生物界面效应及其应用研究

通过对纳米结构进行表面生物和化学修饰,能够赋予其崭新的界面性质.本文概述了纳米颗粒表面共价修饰和非共价修饰多肽和蛋白质的常用方法,对比了两种修饰方法的优缺点以及构筑纳米生物结构存在的问题;并介绍了多肽和蛋白质界面修饰在改善纳米颗粒生物稳定性、生物分布和靶向性方面的研究工作;在此基础上介绍了纳米生物结构基于抗原-抗体特异性识别在生物检测领域的应用;此外,简单介绍了纳米生物结构在应用过程中所面临的挑战.希望本综述能够有助于科技工作者了解纳米生物结构的构筑方法及其应用方面的进展和挑战,为多肽和蛋白质修饰纳米结构的设计合成提供一些启发和思路.     

基因结构:更加惊人的发展

有关基因表达的知识大多来自诸如细菌之类简单的原核生物的研究。这些细胞的基因表达过程比较简单。首先一只基因的DNA拷贝成一种对应的信使RNA分子(mRNA);然后,mRNA决定蛋白质的合成,这种蛋白质作为细菌的一种酶或结构组份行使它的功能。但是,高等生物的真核细胞远比细菌复杂,因此,对于那些从事研究真核细胞遗传信使表达的人员来说是事倍功半。现在情况正在起变化。研究人员从揭示真核细胞基因表达的奥秘所作出的努力中开始看到了一些进展。他们发现的情况,显然不同于已了解的细菌基因的表达过程。一些研究人员最近发现,真核细胞的许多基因     

蛋白质翻译后修饰研究进展

蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用. 它使蛋白质的结构更为复杂, 功能更为完善, 调节更为精细, 作用更为专一. 常见的蛋白质翻译后修饰过程有泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等. 泛素化对于细胞分化与凋亡、DNA修复、免疫应答和应激反应等生理过程起着重要作用; 磷酸化涉及细胞信号转导、神经活动、肌肉收缩以及细胞的增殖、发育和分化等生理病理过程; 糖基化在许多生物过程中如免疫保护、病毒的复制、细胞生长、炎症的产生等起着重要的作用; 脂基化对于生物体内的信号转导过程起着非常关键的作用; 组蛋白上的甲基化和乙酰化与转录调节有关. 在体内, 各种翻译后修饰过程不是孤立存在的. 本文对上述几种类型的蛋白质翻译后修饰的研究近况进行了综述, 讨论了各种翻译后修饰形式相互影响、相互协调的关系.     

玻璃表面上晶粒择优取向的分子筛膜的合成

沸石分子筛是一种具有规整微孔结构的微晶材料,其微孔孔道可以根据分子的大小和形状区分和识别不同分子,因此分子筛作为一种主体材料,其微孔孔道能够组装有机或无机原子、分子以及超分子化合物,形成在光储存、非线性光学、电化学和光电学等领域具有奇特性质的主客体新材料.分子筛微晶颗粒大小一般只有几个微米,因而分子筛作为主体材料的研究和应用具有尺寸局限.大晶粒分子筛的合成使得晶粒增大至几十或几百个微米,但作为主体材料仍局限于一个微晶尺寸大小.利用水热合成方法,在目的载体表面制备分子筛膜可以突破单个分子筛微晶尺寸限制,是制备大尺寸主客体材料的新方法,但一般晶粒取向随机,不能满足主客体材料研究的需要.应用载体表面的修饰和模板作用控制晶体生长的方法,可以制备择优取向的分子筛膜.由于预修饰会改变目的载体表面,探索分子筛微晶晶粒的自组织择优取向生长更具有重要意义,本文报道了Silicalite-1分子筛微晶在玻璃表面上取向生长的结果.1 实验玻璃载体选用普通载玻片,未经任何预修饰.合成Silicalite-1分子筛膜的原料由硅溶胶(SiO_2质量分数为27%).四丙基溴化铵溶液、氢氧化钠溶液和蒸馏水混合制备,原料液的摩尔配比为:4Na_2O100SiO_210 000H_2O 5TPABr.老化一定时间后,转移到高压釜内     

基因调控研究方法的进展

1953年沃生(Waston)和克里克(Crick)提出的DNA双螺旋结构模型使生物学家洞幽察微,深入到分子水平上认识基因的结构与功能,基因表达和调控的分子机制因此而成为人们感兴趣的课题。核酸和蛋白质之间的相互作用是基因活性调控的普遍方式之一,从而也倍受人们的关注。研究核酸蛋白质相互作用的实验方法日趋成熟,已形成了一套有效的实验系统。     

蛋白质翻译后修饰在蛋白质-蛋白质相互作用中的调控作用

蛋白质-蛋白质相互作用是蛋白质发挥功能的主要机制之一,在DNA损伤修复、自噬和代谢等过程中都扮演着非常重要的角色,蛋白相互作用异常便会导致肿瘤等疾病的发生.在蛋白质的赖氨酸、丝氨酸和苏氨酸等氨基酸残基上,可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等200多种翻译后修饰,这些修饰通常能改变蛋白质的电性、疏水性和空间结构等属性,为与之结合的蛋白提供结合的锚定或产生位阻效应,像一把开关在时空上精确调控蛋白质-蛋白质相互作用的发生以及动态变化.结构研究表明,蛋白质之间的相互作用通常由临近的几个氨基酸残基直接结合,替换该区域的氨基酸残基,通常能破坏结合,使其失去部分功能或酶活性,可以针对性地开发和设计抑制剂或激活剂,用于肿瘤等疾病的治疗.本文简要介绍了蛋白质翻译后修饰在蛋白质-蛋白质相互作用中的调控作用,以及发挥的重要生理功能.     

去六肽(B_(25)-B_(30))胰岛素(DHI)的酶促合成

我们曾用半合成方法从DOI制备胰岛素的类似物,说明去六肽(B_(25)-B_(30))胰岛素仍具有胰岛素的生物活力。由于在半合成中羧基的酯化及皂化有副反应产生,半合成产物的质量尚待提高。井上等利用胰蛋白水解酶的逆反应成功地将人胰岛素的八肽(B_(23)-B_(30))与猪的DOI反应而获得人的胰岛素。在本工作中我们研究了DHI酶促合成的适宜条件及产物的分离,获得了均一的DHI。     

去B链羧端五肽(B_(26)—B_(30))胰岛素晶体结构的重原子衍生物分析

R3胰岛素晶体结构的测定,推动了人们试图继续用X射线分析法去研究不同晶系胰岛素的结构、不同种属胰岛素的结构,以及经化学修饰的胰岛素结构。不久前,我国晶体学工作者也报道了用分子置换法测定去B链羧端五肽胰岛素(简称DPI)的初步结果。这些结果对了解胰岛素结构的可柔性提供了很多有趣的信息,对于在分子水平上深入探索这个激     

蛋白质磷酸化的生物信息学研究新进展

细胞是生命活动的基本单元.在分子水平,细胞生命活动的可塑性与动力学特征体现为动态的蛋白质-蛋白质作用网络.同一蛋白质的功能因其时空位置而产生不同的生物学意义.蛋白质的时空动力学特征通常由蛋白质的共价修饰来调控.蛋白质磷酸化是细胞内最重要的及常见的一种修饰方式.在人类细胞中,参与蛋白质磷酸化的蛋白     

分子水平的达尔文选择——相互作用蛋白质间协同进化的规律

根据Kimuro于1968年提出的分子进化中性理论(Neutral theory of molecular evolution),“分子水平上的大部分进化变异不是由于达尔文选择所致,而是选择上中性或接近中性的突变随机漂移(random drift)的结果”。越来越多的证据表明,蛋白质间的相互作用(interacting)在其功能、调控中发挥重要作用。其中,配基-受体、酶-抑制剂、亚基-亚基等方式的蛋白质相互作用的功能已得到较深入     

B链氨端去二肽(B1—2)羧端去五肽(B26—30)胰岛素的初步晶体学研究

为了研究各种胰岛素类似物的结构特征和B链羧端肽段的运动特征,在对各种胰岛素类似物广泛的结构比较基础上,梁栋材等人提出了胰岛素分子与其受体分子相互作用的两性表面,阐述了胰岛素分子在与受体结合过程中B链羧端肽段的运动及构象变化特征.Derewenda等人对B29-Al交联胰岛素的研究结果表明,由于B29-Al肽键的联结限制了B链羧端的运动,导致胰岛素失活.其它B链羧端的人变异胰岛素和修饰胰岛素的研究工作