尿素、盐酸胍在溶菌酶分子上结合数的平衡渗析研究

蛋白质的活性及生物功能与其二级、三级和四级结构有重要联系,而这些结构主要是以氢键、疏水键等弱相互作用所维系.由于这些弱相互作用易受外界因素的影响,使蛋白质分子发生构象变化,从原来的折叠态变为去折叠态.这一变化使得蛋白质分子失去生物功能,称为蛋白质的变性.能够使蛋白质变性的化学物质被称为变性剂,尿素和盐酸胍是常见的蛋白质变性剂.     

尿素诱导的蛋白质变性现象的研究

通过对典型蛋白质变性实验结果的分析，发现在蛋白质变性研究领域中普遍使用的二态模型所描述的过程，与真实蛋白质变性过程并不相符．在分析已有的实验结果的基础上，给出了反映蛋白质变性过程特征的新表示形式．这一形式表明蛋白质分子变性是一个构象渐变的过程，同时强调在一定浓度的尿素溶液中蛋白质分子均处于相同的构象态．从尿素分子与蛋白质肽链上的相邻二肽形成双氢键的假设出发，利用吸附反应动力学方法，得到了描述蛋白质变性特征的物理量与尿素浓度关系的表示式．结果表明理论值与实验值符合较好，说明建立的模型可较好地描述尿素导致的蛋白质变性现象．     

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.     

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 .     

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.     

低pH条件下酸诱导的氨基酰化酶的折叠研究

在低离子强度下，随着ｐＨ的降低，氨基酰化酶的构象逐渐伸展，至ｐＨ２．０附近去折叠程度达到最大，但ＣＤ光谱测量的结果表明此时酶分子仍具有一定的二级结构。通过增加ＨＣｌＯ４的浓度，使ｐＨ进一步降低，ＣｌＯ＾－４阴离子诱导氨基酰化酶发生协同性的再折叠过程，使酶分子的构象从伸展状态成与“融球结构”类似的状态，即分子折叠过程，使酶分子的构象从伸展状态转变成与“融球结构”类似的状态，即分子折叠至一定的紧密程度     

蛋白质热变性现象的研究

从构象渐变的观点,对蛋白质热变性现象进行了系统的分析,发现以前用二态模型无法解释的实验数据,可以用渐变的观点做出合理的解释.给出在实验中可以进一步验证热变性过程具有构象渐变特征的预测结果.     

蛋白质在溶液中构象转换的分子动力学模拟

将蛋白质的稳定和失活、折叠和去折叠等现象概括为蛋白质分子在溶液中的构象变化问题。采用非品格模型和Langevin分子动力学方法研究了无限稀释溶液及不同尺度和不同表面亲／疏水性球形限制性空间内β模型蛋白的构象分布及其转换特性。模拟结果显示：尺寸适度的疏水性空间有利于蛋白质结构发生缩塌，而亲水性空间有利于缩塌态蛋白质结构的稳定，且表面亲／疏水性的影响作用随着空间半径的增大而减弱。计算结果与实验报道一致，为研究蛋白质分子在溶液中的折叠和稳定化提供了理论工具。     

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。     

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.     

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.     

从高分子构象与动力学到蛋白质折叠

针对作用在聚合物刷上的键拉力研究表明作用在接枝基面上的力随着聚合物刷接枝密度的增大反而减小,然而尾端单体上的拉伸张力并没有消失.高分子的构象和动力学转变决定了其物性和多种多样的应用,而生物大分子蛋白质作为由二十种不同属性的氨基酸构成的序列,更是具有由其序列所决定的特别的三维自然结构.本文就聚合物刷、聚合物纳米复合材料、聚合物网络等几种高分子体系的构象与动力学过程,及蛋白质构象和其折叠与去折叠的动力学过程做了介绍.特别是蛋白质的折叠与去折叠速率在单分子操纵实验中受到拉力的调控,通过测量这种拉力依赖的动力学过程、蛋白质的自由能曲面和折叠去折叠路径可以得到系统全面的研究.本文以肌肉蛋白titin的免疫球蛋白结构域I27为例对蛋白质折叠研究进行了阐述.     

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.     

鸡溶菌酶和重组大肠杆菌融合蛋白(NADP-GDH)体外分子交联的初步研究

用PCR方法克隆的大肠杆菌NADP特异性谷氨酸脱氢酶 (NADP specificglutamatedehydrogenase ,NADP GDH)基因和其突变基因 ,插入表达载体pTrcHisC构建重组蛋白质表达体系 .经过IPTG诱导表达 ,用Talon固定化金属亲和层析树脂纯化出重组的天然和突变NADP GDH ,将它们和溶菌酶 (Lysozyme)通过热诱导去折叠方法进行体外蛋白质分子交联实验 ,在去折叠反应液中加入还原剂二硫苏糖醇 (DTT)后 ,不但没有分子间二硫键交联形成 ,同时也没有其他分子间共价键 (异肽键 )交联的形成 .另外 ,半胱氨酸残基定点突变后的NADP GDH重组蛋白质 ,无法参与形成分子间二硫键 ,实验证实经过热诱导去折叠后也没有分子间共价键 (异肽键 )交联 .这些结果进一步证明蛋白质分子间二硫键的形成能够促进蛋白质其他分子间共价键 (异肽键 )的形成 .     

基于遗传算法的蛋白质折叠模拟系统

在模拟蛋白质折叠的遗传算法基础上，采用晶格模型，设计了一个用于蛋白质折叠模拟的软件系统，并举例说明该系统的用法。该蛋白质折叠模拟系统可用于蛋白质折叠预测和蛋白质进化研究，并可为蛋白质分子设计提供重要信息。     

蛋白质折叠过程模型

蛋白质折叠过程模型研究一直是蛋白质折叠研究领域的热点课题．就这个问题,提出描述蛋白质折叠过程的拟蛇模型．并且提出一个新的概念,那就是所有蛋白质空间结构都可以通过2种类型函数构造出来,此外,还从理论方面来证明该模型是可行和正确的：通过与其他蛋白质折叠过程模型的对比实验,结果表明,拟蛇模型所构造的空间结构能量值最小、相似度最好．进而说明拟蛇模型在描述蛋白质折叠过程方面具有明显优势,开辟了研究蛋白质的一种新的途径．     

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…     

链球菌G蛋白的力致去折叠研究

G蛋白是一个小蛋白,且是研究蛋白质去折叠的理想模板。当使用机械力对其进行拉伸研究时,发现G蛋白的去折叠过程中存在明显的中间态。在恒力和恒速两种情况下进行拉伸分子动力学模拟,发现其在两种情况下具有相同的去折叠次序,即是C端的β片层部分先去折叠,接着是N端的β片层部分去折叠,然后是C端的β片层完全去折叠,最后是N端的β片层完全去折叠,研究表明氢键对其去折叠有着重要的作用。通过研究对进一步认识蛋白质去折叠机制有重要的参考价值。     

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.     

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。