牛血清蛋白在盐酸胍水溶液中变性函数的研究

了解蛋白质在溶液中的结构稳定性是了解蛋白质生物活性的基础,因此研究蛋白质分子的一个关键性问题就是了解使蛋白质折叠的物理作用及其变性机理.利用化学热力学和光谱学的手段研究蛋白质变性的机理,主要侧重于研究蛋白质变性时所表现出来的热力学函数的变化,以及各种有关的变性参数[1].我们利用微量量热的方法和荧光测定技术研究了30℃和不同pH条件下牛血清蛋白与变性剂盐酸胍在水溶液中的相互作用及牛血清蛋白的变性.用Privalov提出的简单键合模型对量热数据进行了分析[2],得出了二者之间的键合常数k,单个键合自由能Δg及总的吉布斯自由…     

蛋白质折叠与力学传感的单分子磁镊操纵研究进展

蛋白质的折叠与相互作用是物理、生物等多学科交叉领域关注的基本问题.力生物学的前沿研究表明，一系列对力敏感的蛋白质在机械力作用下的去折叠与复折叠动力学及相互作用调控，是实现其力感知的物理机制.前沿单分子操纵技术的发展使得在单分子水平定量探究蛋白质的折叠与细胞力学传感的分子机制成为可能.本文重点介绍近年来蛋白质折叠与力学传感的单分子磁镊操纵研究进展，包括单结构域蛋白质的折叠-去折叠动力学、自由能曲面的构造，及细胞黏着斑与胞间连接的力敏感蛋白行使生物功能的分子机制.     

伸展态β-乳球蛋白重折叠过程的动力学特性

从蛋白质变性的渐变模型及构象态渐变的观点出发 ,对伸展态 β -乳球蛋白的重折叠过程进行了分析 ,发现蛋白质分子从伸展态到最终折叠态历经一系列中间稳定态 .尿素浓度梯度电泳实验结果显示 ,存在两条不同的折叠途径 .在不同的尿素浓度范围内 ,蛋白质分子的折叠过程具有不同的动力学特性     

α-氨基酸在尿素水溶液中的粘度B系数

氨基酸是构成蛋白质的结构单元 ,尿素是较强的蛋白质变性剂 .因此 ,研究水溶液中氨基酸与尿素的相互作用对于探索蛋白质变性的分子机理、预测蛋白质的变性规律具有重要的意义 .在前期工作中 ,我们研究了 α-氨基酸在尿素 [1] 和乙酸钠[2 ] 水溶液中的体积性质 .作为水溶液中氨基酸与蛋白质变性剂相互作用系列研究的一部分 ,本文报道不同温度下 ( 2 78.1 5,2 88.1 5,2 98.1 5和 30 8.1 5K) ,甘氨基、DL-α-丙基酸、DL- α-氨基正丁酸、DL-缬氨酸、DL-亮氨酸、L-丝氨酸以及氨基酸分子的荷电端基 ( NH 3 ,COO-)和 CH2 基团在 5molkg-1…     

蛋白质折叠的计算机模拟

使用非格点朗之万模型和"Go型"氨基酸相互作用模拟了4个小分子量快速折叠蛋白质的折叠行为.从动力学和热力学两方面的探讨中,得到蛋白质CI2的折叠属于两态过程和蛋白质CheY的折叠过程存在中间态和蛋白质1BBL的折叠属于无势垒的"下山"式过程,而蛋白质片断1BDD(第10至第55残基)的折叠则是介于两态过程和"下山"式过程的中间类型.由于使用了相同的模型,物理机制上这些不同折叠类型显然来自蛋白质不同的天然态拓扑结构.     

分子伴侣的研究进展

文章综述了分子伴侣特别是HSP70分子伴侣系统的结构、功能、作用机理及应用方面的研究进展。分子伴侣能结合和稳定另一种蛋白质的不稳定构象，促进新生多肽链的正确折叠，因而在辅助蛋白质复性以及免疫保护等方面有很重要的作用。HSP70分子伴侣能够帮助细胞内新生蛋白的折叠和跨膜运输、蛋白质多聚体结构的装配和解装配，并能在胁迫下维持蛋白质的特殊构象，防止未折叠的蛋白质变性和使聚集的蛋白质溶解复性。     

盐酸胍诱导的蛋白质变性现象研究

考虑常用变性剂盐酸胍（GuHCl)分子与蛋白质主链上的相邻二肽形成双氢键，利用吸附反应动力学方法，得到了描述蛋白质变性物理参量与盐酸胍浓度之间关系的式。结果表明计算得到的理论值与实验值符合良好，说明所给出的蛋白质分子与盐酸分子相互作用模型，能够较好地描述盐酸胍诱导的蛋白质变性现象。     

蛋白质-蛋白质相互作用的实验检测方法

生物体内的蛋白质分子常常通过与其他蛋白质分子发生相互作用来发挥其生物功能. 因此, 研究蛋白质-蛋白质相互作用 (protein-protein interaction, PPI) 对于阐明蛋白质分子的生物功能以及分子作用机理具有重要的意义. 主要介绍基于生物物理和生物化学原理的检测蛋白质-蛋白质相互作用的实验研究方法, 并对发展趋势做出展望.     

蛋白质构象与折叠行为的研究

蛋白质结构预测与蛋白质折叠是生命科学研究的核心问题之一,也是后基因时代推动生物学朝着定量化发展的重要方向之一,它是分子生物学中心法则还没有解决的一个重大生物学问题.简单介绍了蛋白质分子的结构特点,讨论了蛋白质分子构象研究的重点,即蛋白质结构预测与蛋白质折叠.重点介绍了拥挤环境对蛋白质构象的影响和蛋白质分子的力学性质,这是蛋白质分子构象研究的深入.这些介绍可以帮助我们更清楚地认识蛋白质分子.     

光谱在生物学研究中的应用

最近几十年有关光学和振动光谱在生物大分子结构解析理论和应用方面的研究有较快进展.利用光谱、特别是振动光谱来研究生物大分子形貌和动态,如:蛋白质折叠及相关问题是当今生物物理和生物化学领域关注的热点话题.该文介绍光谱包括拉曼、红外光谱在这些领域的应用和发展,结合作者自己研究实际,介绍生物光谱一般的理论,并列举一些实例,探讨生物光谱在研究多肽-蛋白质无序折叠、蛋白酶的功能-结构关系,以及辐射生物学中离子辐射对蛋白质和DNA及组分损伤反应等方面的应用.     

室温下的小蛋白折叠研究

目前,无论在实验还是理论研究方面,研究蛋白质的从头折叠即使是小蛋白的折叠也非常困难.在室温下研究蛋白质的折叠过程可以有效的阐述蛋白质折叠机制.笔者从2I9M的线性结构出发,在室温下运行了15 ns的分子动力学模拟,发现它在6.4 ns时成功折叠到了天然态结构,此时的结构与天然态结构的均方根偏差为1.17(A),模拟结构与天然态结构符合的非常好.折叠过程是首先在C端出现了螺旋,随后N端又出现了螺旋,然后螺旋从N端鱼贯式生成,最终形成天然态结构.     

核磁共振波谱研究蛋白质三维结构及功能

文中总结了中国科学技术大学生命科学学院核磁共振波谱实验室十多年来的工作.我们的研究主要集中于研究人和其他真核生物基因表达调控相关蛋白质以及细胞连接处相关蛋白质.在这两个体系中许多蛋白质与人类健康及疾病相关,有的可能是潜在的药物作用靶标.我们主要关注用核磁共振波谱方法研究蛋白质-蛋白质相互作用的结构基础.核磁共振适合研究在接近生理条件下的分子相互作用,特别是适合研究低亲和力的瞬态的复合物.它可以提供蛋白质相互作用界面,复合物结构,以及蛋白质相互识别过程动力学的信息.文中给出了一些例子.我们也研究蛋白质内部动力学,包括皮秒-纳秒时间尺度,与毫秒-微秒时间尺度的动力学.与圆二色谱及荧光光谱结合,核磁共振可以详细表征蛋白质的折叠与去折叠.文中给出的核磁共振应用的最后一个例子是用计算机虚拟筛选,核磁筛选,我们发现了一个人的双功能的磷酸酶的一种新类型的抑制剂,并研究了该抑制剂对细胞功能的影响.这一策略有可能用于早期药物的发现.     

同源α-螺旋结构蛋白质Im7和Im9的变性及折叠特性的研究

Im7和Im9是具有相似三维空间结构的同源蛋白质分子，这两种蛋白质的一级序列中有60％的残基成分相同，研究结果显示，Im7和Im9分子具有不同的稳定性和经历不同的折叠途径，为解释有关的实验事实，利用吸附反应动力学方法，分析了Im7和Im9两种蛋白质的变性过程和重折叠过程，结合Im7蛋白质和Im9蛋白质所具有的空间结构特性，对Im7和Im9蛋白质具有不同稳定特性和折叠途径存在差异的原因做了进一步的讨论和解释。     

蛋白质变性的渐变模型

通过对典型蛋白质变性实验的分析 ,证明了在目前蛋白质变性研究领域中普遍使用的二态模型与实际变性过程不符 .在分析已有实验结果的基础上 ,给出了反映蛋白质变性过程特征的新模型———渐变模型 ,该模型显示出蛋白质分子变性是一个构象渐变的连续稳态过程 .     

论氢键的生物学意义

<正> 结构与功能是现代分子生物学的轴心问题。而分子间的相互作用则是解决这一轴心问题的基石。分子间的相互作用主要有共价键、离子键、氢键、范德华力、疏水相互作用等。以热运动瓦解相互作用的程度为标准,相互作用可分为强相互作用和弱相互作用两大类。见下表。其中强相互作用不可能被常温下的热运动所瓦解,生物大分子的化学结构就是由这种强     

一个有机化合物晶体中的弱相互作用——兼论葫芦脲（瓜环）超分子化学

分子间的弱相互作用是指在有机化合物中除共价键外的氢键、π-π堆积、受体-供体相互作用、静电作用和疏溶剂作用等,这些相互作用是形成超分子化学的基础.以实例介绍了分子间的弱相互作用的类型和在超分子化学中的作用.     

利用光谱技术定量研究蛋清溶菌酶结构与功能关系

通过对蛋清溶菌酶(hen egg white lysozyme,HEWL)热处理过程中圆二色谱(CD)和紫外差谱(UV diff.)信号测定,利用蛋白质去折叠二态转变模型,对CD和UV diff.信号进行最小二乘法非线性拟合,定量获取蛋白质稳定性热力学数据.实验结果表明:随pH下降,蛋白质构象稳定性降低.功能性质分析发现:随pH下降,HEWL的酶活性降低,但表面活性(乳化性和乳化稳定性)升高.进一步,将蛋白质构象稳定性(ΔG_(25℃,water))数据和酶活性、乳化性和乳化稳定性数据进行相关性分析发现:蛋白构象稳定性与酶活性、乳化活性和乳化稳定性呈较好的相关性.这些结果说明:蛋白质构象稳定性降低引起蛋白质柔性增加,使其铺展到油水两相界面能力提高.该研究为从分子水平定量研究食品蛋白结构和功能关系奠定了基础.     

从序列预测蛋白质折叠速率

基于序列预测二级结构的蛋白质折叠速率的成功预测暗示着折叠速率能够单独从序列中预测出来.为了追踪这一问题,提出了从序列预测折叠速率的一种方法,而不需要任何二级结构和拓扑的信息.残基对折叠速率的影响与氨基酸的性质有密切的关系.对双态和多态蛋白质实验测定的折叠速率的相关性达到了82.9%,这意味着蛋白质的氨基酸序列是决定折叠速率和机理的重要因素.     

α-氨基酸-甲醇-水三元体系中分子间的异系焓相互作用

探讨α 氨基酸 -甲醇 -水三元体系中溶质分子间相互作用机理 ,为揭示蛋白质的稳定机理、蛋白质变性的原因和生物大分子与小分子间的相互作用提供溶液热力学依据 .利用 2 2 77热活性检测仪的流动测量系统获得了 2 98.1 5K时甘氨酸、L 丙氨酸、和L 脯氨酸分别与甲醇在水溶液中的混合过程焓变以及各自的稀释焓 ,依据McMillan Mayer理论关联得到异系焓相互作用系数 ,讨论了不同氨基酸与甲醇分子的作用机理 .不同氨基酸与甲醇分子间的焓作用系数的大小主要取决于氨基酸分子结构的差异 ,氨基酸的不同侧基 (非极性或极性 )对焓作用系数有着不同的贡献 ,脯氨酸特殊的五元吡咯环结构对hxy 值有较大的正贡献 .     

融合互作网络和多模态信息的化合物-蛋白质相互作用预测模型(INMI)

化合物-蛋白质相互作用(Compound-protein interaction, CPI)预测是药物研发领域的一个重大课题.随着生物科学的飞速发展，各种科学实验产生了大量的生物数据，通过计算方法能够快速有效地提取和利用这些信息.已有方法未能将相互作用网络中的信息显式地进行提取并加以利用，且多模态信息的融合方式未能抓住蛋白质和化合物之间的联系.为了解决上述问题，本文提出了一个二分类深度学习模型.该模型使用交叉注意力模块整合分子图和蛋白质序列信息，并从相互作用网络中显式提取节点的中心性和相关性信息，作为模型编码.实验表明，本文所提出的模型可以准确预测蛋白质和化合物之间的相互作用，而且节点中心性编码能够大大提高模型性能.