评《糖生物学基础》

<正> 组成核酸(RNA和DNA)的核苷酸链、组成蛋白质或多肽的氨基酸链、组成聚糖的糖链以及组成脂类物质的脂肪酸链是生命现象主要物质基础的4条化学链,其中除脂肪酸外,前3种化学链都属于生物大分子,20世纪中期,对蛋白质结构和功能的研究首先蓬勃发展,继以对核酸和基因的研究异军突起,形成生命科学的主流,并发展成为分子生物学这门新兴学科,20世纪80年代,由于测定糖链复杂结构的先     

唾液酸化聚糖的化学标记和解析

细胞表面覆盖着一层被称为糖萼的聚糖,这些聚糖链最末端的单糖通常是唾液酸.唾液酸化聚糖参与调控各种重要的生理和病理过程.非天然糖代谢标记为在活细胞和活体水平对唾液酸化聚糖进行分析提供了一个有力方法.本文首先对非天然糖代谢标记和生物正交化学的发展历史和研究现状做简单的介绍.接着,结合本课题组相关工作,对非天然糖代谢技术在研究上皮-间充质转变、神经干细胞分化、心肌肥大等过程中的动态唾液酸化的研究进展进行介绍和讨论.为了拓展非天然糖代谢标记的应用,我们开发了蛋白质特异性聚糖成像、细胞及组织选择性聚糖标记、聚糖拉曼成像、新型非天然糖等工具.最后对唾液酸化聚糖的化学生物学研究前景进行了展望.     

小鼠腹水肝癌细胞膜中类脂和蛋白质相互作用的ESR波谱研究

膜的一切正常功能都有赖于膜类脂和膜蛋白结构的完整性.肿瘤细胞的恶性行为与糖蛋白和膜脂结构的变异有密切的关系。据报道,用植物凝集素覆盖肿瘤细胞表面裸露的糖链分子,就可以阻止其恶性生长。但这种作用的机理还不十分清楚。由于完整癌变细胞膜中类脂和蛋白质相互作用的报道比较少。因此我们合成了能与膜蛋白-SH基共价连接的顺丁烯二     

在蛋白质分子上安置开关

当T_4病毒(甲状腺病毒)侵入细菌细胞壁后,它就可以在细胞内进行复制。利用一种被称为溶菌酶的酶,就可以使得病毒打开这种由聚糖肽形成的壁——一种隔离糖与蛋白质分子的“篱笆”。为了实现这一功能,必须使溶菌酶的“嘴”或活性部位接近糖分子。研究工程酶新用途的科学家们报道,在溶菌酶的活性部位上安置一开关就可以达到控制这种酶生理活性的目的。     

枯草杆菌(Bucillus subtilis)细胞质中的二硫键蛋白质

二硫键是维持蛋白质二维和三维结构的重要因素之一,目前已知的二硫键蛋白质主要存在于细胞周质(Periplasm)或真核细胞的细胞器中,大多数是分泌蛋白质或是膜蛋白质,很少存在于细胞质内.一般认为细胞质的高还原势是其缺乏二硫键蛋白质的重要原因,但是,细胞环境不是影响二硫键形成的唯一因素,在细胞(Escherichia coli)的细胞周质内已发现3个能催化二硫键形成的蛋白质,它们是分泌蛋白质形成二硫键必需的.Derman等将细菌中硫氧还蛋白还原酶(Thioredoxin reductase)的基因缺失后,发现在细菌细胞质中合成的外源碱性磷酸酶及其他外源蛋白质能形成二硫键,认为细胞质有催化二硫键形成的机制,只是某些因素如硫氧还蛋白还原酶阻止了二硫键的形成.本文报道了枯草杆菌细胞质中的一个二硫键蛋白质,并讨论了细胞发育状态对该蛋白质合成的影响.     

差示扫描微量热法研究蛋白质及其相关体系进展

蛋白质是一类重要的生物大分子,其结构与性质得到了广泛的研究.差示扫描微量热法(DSC)可以获得蛋白质的热容(C_p)与温度的关系,对我们认识蛋白质的性质有重要的帮助作用.同时,DSC研究蛋白质相关体系新方法也在不断涌现.本文介绍了差示扫描微量热法在研究蛋白质解折叠机理、蛋白质稳定性以及复杂蛋白质体系等几个方面的进展.     

枯草杆菌噬菌体φ29在不同核糖体蛋白质突变体上的成斑率

核糖体是合成蛋白质的场所。但核糖体是否参与蛋白质合成的调节,并未经过仔细的研究。Hummel和B(?)ck证明依赖链霉素突变体(Str~DA)在去掉链霉素的条件下所合成的核糖体,其蛋白质合成的图象不同:有些蛋白质合成的数量发生变化;另一些蛋白质不再合成;还合成了一些新的蛋白质。说明Str~DA在有、无链霉素条件下合成的核糖体对mRNA的选择性不同。Duvall等报道枯草杆菌核糖体蛋白质BL12a发生突变,则质粒基因cat-86不     

两亲性的蝎毒毒素扰动脂双层促进脱血红素细胞色素c跨膜运送

细胞质中合成的线粒体蛋白质大部分在N-端有一段导肽,导肽的两亲性对引导该蛋白质进入线粒体是很重要的。导肽的作用可能是对膜脂进行扰动以便使牵引的蛋白质通过脂双层。细胞色素c的前体——脱血红素细胞色素c(Apocytochrome c简称apocy.c)是在细胞质中合成的,它本身没有导肽,但它能自发地插入或通过人工膜,不同来源的apocyt.c可能由于N-端序列形成的二级结构的两亲性的差异导致其转运能力不同。     

定量工程生物学的化学蛋白质组学支撑性技术

定量工程生物学是一门前沿交叉学科,通过设计-合成-测试-学习-再设计路线将不同的生物元器件组合,形成可以执行特定功能的基因线路,再经过不断优化获得稳定的、可控的基因线路,最后将设计优化后的线路引入不同的生命体,以达到预设的目的.这种变革性的方法可以创建一些能够灵敏感知和响应各种环境的工程系统,但在其中的功能检测环节,化学蛋白质组学技术则成为了测试工程改造生物功能和探究其作用机制的重要工具.随着以非天然氨基酸嵌入、生物正交化学、高分辨率质谱等技术为手段的化学蛋白质组学方法的发展,在复杂环境中解析工程生物的蛋白质组时空动力学变化成为可能,为探究工程改造菌或工程改造细胞的工作原理及其在生物体内的作用机制提供了必要的技术支撑,也为定量工程生物学研究中所需的深度功能测试提供了有效方法.本文主要是概述化学蛋白质组学技术在定量工程生物学研究中的潜在应用.     

糖生物学时代的到来

正如蛋白质化学的发展,糖类的结构基础也是由欧洲诸多有机化学实验室奠定的。在某种意义上,生命科学中的糖化学始于1891年,当时由杰出的化学家埃米尔·费希尔(Emil Fischer)提出了D(+)-葡萄糖构型的著名证据,他因此获得了诺贝尔奖这一殊荣。随着生物化学这门学科的发展,糖化学已成为糖原酵解和葡糖异生等一系列重大发现的同义词。1900年前后,科学家认识到糖类有时能与蛋白质缔合,这一事实证实了有关粘蛋白组成的早期报道。到1949年,已确证糖类聚合物可对多肽链进行共价修饰。神经氨酸直到后来才被确认,这是由于与所有其他糖类不同,它们     

多核苷酸合成的研究——酵母丙氨酸转移核糖核酸3′端C_pG_pG_pA_(32p)C_pU_pC_pG_pU_pC_pC_pA十二核糖核苷十一磷酸及A_pU_pU_pC_(32p)C_pG_pG_pA_(32p)C_pU_pC_pG_pU_pC_pC_pA十六核糖核苷十五磷酸的合成

为了合成具有特定序列的核糖核酸片段,我们最近用核糖核酸联接酶(RNA ligase,以下简称联接酶),把一些特定序列的寡核苷酸片段,成功地联接成酵母丙氨酸转移核糖核酸3′端的十二核糖核苷十一磷酸(Ⅰ)和十六核糖核苷十五磷酸(Ⅱ)。本联接法的特点是使用比较低的受体过量倍数;产物的产率较高;3′端未经保护的供体分子自身环化率比较低。这些特点在Ⅰ的合成中更为显著。以化学方法合成的C_pG_pG_pA为受体,以化学和酶促结合的方法     

DNA:生物学的"建筑材料"——生物学家埃里克·温弗里谈DNA独特的化学特性

电子计算机的威力人所尽知,但涉及到与物理世界有关的复杂任务--比如某种昆虫的构成--还得寄望于对DNA的深入研究.曾于2000年获得"麦克阿瑟天才奖"的埃里克·温弗里(Erik Winfree),一直在潜心研究存储遗传生命信息的DNA;而人类的细胞正是利用这类遗传分子的信息来构建蛋白质,形成了我们的身体结构并做着与生命存在相关的几乎所有工作.     

合成创造未来

正化学是现代科学的中心,而合成化学又在化学中起着基础和中心的作用。过去,合成化学为社会进步做出了巨大贡献,极大地影响和改变了人类的生活。未来,合成化学将继续发挥强大的创造力,不断深化学科内涵并拓展与其他领域的交叉融合,而绿色化学已经成为合成化学的主题。化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学,是一门与材料、生命、信息、环境、能源、地球、空间、核科学等密切交叉和相互渗透的中心科学,是发现和创造新物质的主要手段,是一门"核心、实用和富有创造性"     

远程二烯的定向迁移驱动钯催化的不对称烯丙基化反应

<正>手性是自然界的基本属性,例如天然存在的糖、蛋白质、核酸等生物活性分子均是手性的.众多药物和天然产物分子也包含手性片段,它们的生理活性往往同其手性特征密切相关.因此,利用催化不对称合成方法高效构建手性分子一直是有机合成化学中广泛关注和深入研究的领域之一.2001和2021年两次诺贝尔化学奖正是表彰在不对称催化合成领域作出杰出贡献的科学家.     

形成3α,5-环-6-甾酮的新方法

油菜内酯(brassinolide,1)是一个具有促进植物生长活性的甾体化合物。自1979年美国Grove等发表油菜内酯的X射线结构分析后,化学工作者在这方面做了许多工作,到目前为止已有不少油菜内酯及其类似物合成的文章。这一类化合物目前均是利用适当的天然甾体化合物作原料而进行合成的,其中甾体A、B环的结构改造和立体专一性地合成其侧链是整个合成工作的关键。在本文中,我们报道形成A、B环改造的关键中间体3α,5-环-6-甾酮的一种新方法。     

核酸,能否主宰我们生老病死

人们在发现核酸之前,曾认为蛋白质是生命的基础,因为生命活动中的新陈代谢、免疫功能等,都是通过蛋白质的不同作用体现出来的.然而,当人们发现核酸以后才知道,在复杂的生命活动中,需要合成哪些蛋白质来参与新陈代谢或免疫功能,是根据带有遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)所发出的指令,由核糖核酸(RNA)具体参与合成过程来完成的.     

蓖麻蚕丝腺组织内核糖核酸的代谢

众所周知,蛋白质合成必须有核糖核酸(RNA)的存在。许多有关诱导酶形成的实验还指出蛋白质合成不仅要有RNA作为样板,而且还需要同时有RNA的形成或更新。在我们以前的报告中曾观察到蓖麻蚕在五龄初期,絲腺组织内的RNA大量增加,但自第四天后则开始下降,~(32)P参入RNA的效率亦以第四天为最高,以后随即迅速降低,然而~(14)C-甘氨酸参入絲蛋白的速度却在第四天至上簇前一段期间最为旺盛。这一结果似乎表明絲蛋白合成和RNA的更新并非亦步亦趋,这显然与蛋白质合成要依赖于RNA的观点,有一定的分歧。本文的目的是为了探讨这种分歧的由来以及如     

碳纳米材料可能损害脑组织

科学家们尝试从菠菜中提取一种蛋白质合成系统中的基本蛋白质,结果发现其66%的基因片段与细菌中起同样作用的蛋白质的基因片段同源,而且又有46%的基因片段与后者完全相同。为进一步弄清这种蛋白质的作用,科学家们将其植入细菌中,结果发现细菌的蛋白质合成立即受到抑制。这表明,这种植物蛋白质具有良好的杀菌作用。这种蛋白质含有RRF基因,它首先在细胞中合成,然后被送到叶绿体中发挥作用。细菌蛋白质合成受到抑制,正是由于植物的RRF基因对细菌的RRF基因产生了重要干扰,从而使植物产生化学抗病作用。研究人员发现,植物中存在着一道迄今人…     

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。     

体外合成生物学:无细胞蛋白合成系统研究进展

合成生物学是近年来融合生物、化学和工程等学科的新兴交叉研究领域,推动人类由理解生命到创造生命的革新.体外合成生物学不依赖生命体,在试管等媒介中研究生命活动和规律,是合成生物学重要的前沿领域.作为体外合成生物学最重要的研究平台,无细胞蛋白合成系统利用外源DNA或mRNA直接在体外合成目标蛋白质,不依赖于细胞结构,突破传统生物方法的局限,具有简便、快速、可控性强和绿色经济等优点,同时为理解生命进化和人工创造生命系统提供了重要的研究模型.本文综述了无细胞蛋白合成系统的发展历程、组成、类型、优势等,并对其在高通量蛋白质和药物合成方面的应用进行了总结.