如何用数学方法解决蛋白质教学中的计算问题

氨基酸是构成蛋白质分子的基本单位.一个氨基酸分子的羧基(-COOH)与另一个氨基酸分子的(-NH2)脱水缩合形成的化合物叫二肽,其中,连接2个氨基酸分子的那个键(-CO-NH-)叫肽键,形成二肽时失去了一个分子的水.由多个氨基酸分子缩合而成的,含有多个肽键的化合物,叫做多肽,多肽通常呈链状结构,叫做肽链.由一条或几条肽链通过一定的化学键互相连接在一起,形成非常复杂的空间结构,叫做蛋白质.氨基酸、多肽、肽链和蛋白质的关系可归纳成下图:     

快原子轰击质谱测定肽

肽是由2～50个氨基酸以肽键(一氨基酸的氨基与另一氨基酸的羧基缩合失水而成的酰胺键)连接起来的,人及动物体内许多激素或毒素其实就是多肽化合物,如催产素、生长激素、睡眠肽、蜂毒、肌肉毒素a等。在目前生命科学、生物工程等学科飞速发展的今天,肽的测定显得尤为重要,肽的分析首先要解决分子量测定,然后是氨基酸序列测定和氨基酸识别。     

人肽基脯氨酰顺反异构酶基因的克隆、表达、纯化及热变性交联

蛋白质分子间交联是普遍存在的现象．然而，蛋白质交联的分子机理还不太清楚．为了进一步探测蛋白质交联的分子机理，以及交联能否在异源肽链间发生，本实验室克隆了人肽基脯氨酰顺反异构酶(human Peptidylproly-Cis-trans-isomerase，hPPI)cyclophilin cDNA基因，并纯化出了PPI蛋白．最后，将PPI和．lysozyme蛋白进行热变性交联实验，结果显示在同源和异源肽链间都有二聚体和多聚体形成．并证实蛋白质交联可经三步完成：1)蛋白质构象包括二级结构改变；2)形成分子间二硫键；3)形成分子间异肽键．     

双甘氨酰二肽铜（Ⅱ）,镍（Ⅱ）络合物的溶液光谱测定及其理论 …

铜和镍是人体必需的微量元素，其可以同氨基酸，多肽和蛋白质形成络合物，本文研究了溶液状态下铜，镍与双甘氨酰二肽形成络合物的电子吸收光谱变化，并用双层点电荷配位场模型（ＤＳＣＰＣＦ）对其光谱作了理论解析。     

双甘氨酰二肽铜(Ⅱ)、镍(Ⅱ)络合物的溶液光谱测定及其理论解析

铜和镍是人体必需的微量元素,其可以同氨基酸,多肽和蛋白质形成络合物。本文研究了溶液状态下铜、镍与双甘氨酰二肽形成络合物的电子吸收光谱变化,并用双层点电荷配位场模型（ＤＳＣＰＣＦ）对其光谱作了理论解析。     

二维相关红外光谱方法研究肌红蛋白酸变性过程

1前言 肌红蛋白(Myoglobin,简称Mb)是肌肉中与呼吸作用有关的蛋白质.它由一条肽链构成,含153个氨基酸残基,整个分子为球状.肌红蛋白的肽链可以分成8段长度为7～24个氨基酸残基组成的α螺旋区,转折处有1～8个氨基酸残基结构松散,没有形成α-螺旋.具有极性基团侧链的氨基酸残基几乎全部分布于分子表面,而非极性氨基酸残基则被埋在分子内部肌红蛋白的二级结构主要由α-螺旋组成(约占77%,包括310螺旋),另外还有一些无规卷曲(约占13%)和β-转角(约占10%)结构.它是一种重要的模型蛋白.     

基于磷钼酸多阴离子〔P4Mo6O31〕12-二维网络结构的合成及表征

利用水热合成法制备了基于磷钼氧簇的超分子化合物（dienH3）2H5Na〔P4Mo6O31〕·4H2O.通过元素分析、红外光谱（IR）、热重分析（TGA）、循环伏安以及X-射线单晶衍射确定了目标化合物的晶体结构.X射线单晶衍射分析表明该晶体属于三斜晶系,空间群为P 1ˉ.目标化合物由〔P4Mo6O31〕12-基本单元构成,通过P2-O4连接成一维双链结构,进而由P4-O4桥联片段连接成二维网络结构,多阴离子通过质子化的有机配体和钠离子间的静电作用,形成三维有机-无机杂化超分子化合物.     

肽酰转移酶催化肽键形成机理的理论计算研究

蛋白质合成过程关键的一步，由肽酰转移酶参与的肽键形成机理是一个基础的被长期讨论的生物分子学问题．早在三十几年前，就已经知道肽酰转移酶对肽键的合成起至关重要的作用．并且也知道肽酰转移酶是一个大的核蛋白，即包括很多蛋白质和RNA的大分子．但是一直以来科学家都认为，这个反应机理应该和丝氨酸水解酶水解蛋白质一样，是一个基于蛋白质催化的过程．     

基于氨基酸性质的二肽稳定性定量预测模型研究

【目的】二肽具有生物活性高、易于合成等优点,但在机体内有较差的代谢稳定性,易被降解,故基于氨基酸性质,对二肽稳定性进行定量预测研究,为设计稳定性好的二肽分子提供理论依据。【方法】基于209个二肽分子在不同时间段的降解率,使用偏最小二乘法,将逐步回归筛选变量与支持向量机、随机森林、多元线性回归等方法相结合,建立多肽降解率与氨基酸理化性质之间的定量预测模型。【结果】最为显著的是对二肽60 min降解率所建模型,对训练集和测试集分别具有良好的估计能力(R2>0.68,Q2>0.57)与预测能力(R2>0.54),能够有效预测二肽分子的降解率;而且基于多元线性回归系数计算的氨基酸贡献能够发现影响二肽稳定性的重要氨基酸,可以指导高稳定性二肽分子的合理设计。【结论】建立的预测模型方法简单,物理意义明确,多种方法均能获得较为理想的预测模型,确保了预测结果的准确性,可用于指导设计和筛选稳定性好的二肽分子。
     

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．     

穴番(A,E)对甲烷及其卤代衍生物的分子识别研究

穴番系列化合物是由两个碗形或浅碟形cycloveratrylene(CTV)结构单元位于上、下端,再通过三条酯链-(CH2)n-(n=2～8)连接而成的笼状化合物,如图1所示.它具有空腔可调节、构象易变化、易化学修饰等特点,可通过对客体形成包封来识别客体分子,是一类新型的超分子主体化合物.     

3BP2中SH2结构域的晶体结构及其与来源于FRS2α的肽的复合物

提出了一个3BP2的Src同源区2结构域(SH2)不同于其他SH2结构域的全新肽链结合模式,它与FRS2来源的多肽结合于不同的氨基酸残基. 实际上,该SH2结构域与该短肽的三个重要残基相结合形成完美的几何互补,通过BioCore实验验证,这三个氨基酸最好是Y-E-N.     

3BP2中SH2结构域的晶体结构及其与来源于FRS2α的肽的复合物晶体结构研究

提出了一个3BP2的Src同源区2结构域(SH2)不同于其他SH2结构域的全新肽链结合模式,它与FRS2来源的多肽结合于不同的氨基酸残基. 实际上,该SH2结构域与该短肽的三个重要残基相结合形成完美的几何互补,通过BioCore实验验证,这三个氨基酸最好是Y-E-N.     

亲和层析分离经胃蛋白酶水解后的猪胰蛋白酶活性产物

猪胰蛋白酶经胃蛋白酶有限度地水解后的活性产物可以用大豆胰蛋白酶抑制剂STI-Sepharose亲和层析方法分离出三种形式的活性分子:K~(**) ,λ~(**)和μ~(**)胰蛋白酶。三者的分子量与母体酶分子β-胰蛋白酶的分子量相同。它们与特异性底物反应时,三者的活性各异。N末端基测定,表明三者N末端氨基酸的不均一性。结果说明,猪胰蛋白酶经胃蛋白酶水解后在一至两个肽键处发生断裂,由于分子内二硫键的连接,并未导致胰蛋白酶肽链的脱落。     

含有甘氨酸和L-脯氨酸多肽的转角结构研究

肽链转角结构的形成与其结构中分子内氢键的存在有着直接关系,可通过检测肽链中分子内氢键的存在情况对肽链转角结构进行研究。为了深入研究具有转角结构的肽类化合物,以甘氨酸、L-脯氨酸为原料,叔丁氧羰基和苯胺为封端基团,在HBTU,HATU缩合剂的作用下制备了2种三肽和3种四肽。通过1 H NMR,IR及MS对合成产物进行结构表征,用核磁共振等梯度变温氢谱实验对合成的多肽分子内氢键进行检测,用~1H-~1H NOE对形成的分子内氢键的羰基位置进行推测。实验表明:在合成的5种多肽中,有3种多肽形成了分子内氢键,2种未形成。在形成分子内氢键的多肽中都有-Gly-L-Pro-Gly-片段,而只有-L-Pro-Gly-或-Gly-L-Pro-片段的多肽未形成分子内氢键;形成分子内氢键的羰基位置为与苯胺氮氢相连的羰基,形成分子内氢键的氮氢位置为与叔丁氧羰基相连的氮氢。     

大豆多肽生产与应用研究进展

大豆多肽是大豆蛋白质经酶解后的降解产物，它是由不同氨基酸排列的低分子肽混合物组成，其营养功能及应用领域均优于大豆蛋白质，是大豆蛋白质的最佳营养方式。本文着重介绍大豆多肽的生产及各种特性。以及在食品工业中应用的现状。     

蛋白糖

蛋白糖是由氨基酸化合物(二肽糖精)所组成的无糖甜料,味道纯正,和砂糖的甜味很相似,其甜味是砂糖的200倍。它能和蛋白质哪样被消化、吸收、代谢.在崇尚健康、定量饮食的今天这是最好的低能量甜料。另外,美国食品药品管理局和联合国食品添加剂专门委员会确认了二肽糖精的用途和安全性,在40多个国家中广泛用于家     

纯手性的三联吡啶氨基酸—汞（Ⅱ）配合物的合成与表征

手性超分子组装是复合手性多功能材料的有效途径,是超分子化学研究的前沿领域.以纯手性三联吡啶氨基酸配体S-2（4-（2,6-di（pyridin-2-yl）pyridin-4-yl）benzylamino）propanoic acid（Htpy）和碘化汞在水热条件下反应,合成一个新的纯手性配合物[Hg2（Htpy）2（Ⅰ）4]·2H2O（1）,并通过单晶X-射线衍射测试、红外光谱和元素分析对该化合物进行结构表征.在该化合物中,两个晶体学上独立的手性的单核配合物结构单元共结晶于同一晶体中.这两个手性的单核配合物结构单元各自通过配体Htpy的氨基酸基团间的氢键作用组装形成手性相反的一维螺旋链结构.     

Co(Ⅱ)配位超分子的水热合成、晶体结构及光物理性能

采用水热方法合成了1个Co（Ⅱ）配合物[Co（p-Cl-C6H4COO）2（phen）（H2O）2].通过单晶X-射线衍射确定了该化合物的分子结构.结构分析表明,该配合物是由分子间氢键将分子连接成一维氢键链,相邻的一维链间通过π-π堆积作用将1D链伸延成2D结构.采用表面光电压光谱（SPS）及场诱导表面光电压光谱（FISPS）技术研究了配合物的表面光伏性能.结果表明配合物在300-600 nm范围内呈现出正的表面光伏响应.同时对该化合物的UV-VIS-NIR和IR光谱进行了测定和分析指认.     

两个Co(Ⅱ)配位超分子的合成、晶体结构及光谱

采用溶剂热合成方法,得到了2种Co（Ⅱ）的配位超分子化合物[Co（phen）2（L）]NO3·4H2O[L=CH3COO（1）和NH2COO（2）].它们的结构由X-射线单晶衍射确定.两个化合物都是由[Co（phen）2（L）]^2＋,NO3^-和H2O通过氢键自组装而成的,结构的主要特征是阴离子和结晶水分子形成了无限的1D氢键链（1）和2D氢键层（2）,链与链和层与层之间在C—H…O、O—H…O及N—H…O型氢键作用下与阳离子相互连接,形成了具有网状结构的三维超分子化合物.此外,讨论了2种化合物的光物理性质.