锌指结构域序列的进化生成模拟——遗传算法在蛋白质结构研究中的应用

遗传算法(Genetic algorithms, GA)是具有高频率的搜索机制的算法.遗传算法不仅为蛋白质结构研究提供了一种全局自适应搜索算法,使能量最低状态(按热力学假说,蛋白质的天然状态的能量最低)的搜索更加方便,而且为我们提供了一种新的想法和研究思路.通过应用遗传算法对锌指结构域序列进行进化模拟,成功地从随机产生的氨基酸序列中,进化生成了一些潜在的锌指结构域序列,不仅在一定意义上证明了氨基酸序列起源的随机性,而且对遗传算法在大规模解空间的搜索能力进行了测试.     

遗传算法在蛋白质变异理论研究中的应用

应用遗传算涯对二维网格白模型进行蛋白质变异的模拟,研究了单突变和双突变对蛋白质折叠及结构稳定性的影响。发现在二维网格蛋白质模型中,内核疏水残基被非疏水残基替代的结果导致蛋白质的稳定性降低。     

进化中蛋白质编码序列结构的随机化

核酸测序技术的发展,为进化研究提供了丰富、精细的素材。同源分析的结果,使进化的概念更加直观。但是,现有的研究方法往往只利用核酸的一维信息,未能穷尽序列资料所包含的广博内涵。对核酸序列资料的充分利用呼唤引入更多更有效的方法。 按照构效学基本原理,编码蛋白质的基因必然具有其独特的结构特征,本文正是希望找到能够反映这种特征的指标,并以此观察基因结构在进化过程中的变化事件及其趋势。     

从基于结构定义的序列模体识别蛋白质的超家族

以进化上相距较远的蛋白质酪氨酸磷酸酶Ⅰ和Ⅱ为例，通过结构比较和基于结构的序列比对及共同保守区域残基替换模式的分析，定义了基于结构的序列模体。利用这种新的模体对SWISS－PROT和TrEMBL蛋白质序列进行搜索，可特异性地同时识别磷酸酶Ⅰ和Ⅱ，其识别正确率可达98．4％，而在此之前，尚未见可同时识别磷酸酶Ⅰ和Ⅱ序列模体的报道。     

神经网络在蛋白质二级结构预测中的应用

本简要介绍了蛋白质二级结构预测的研究意义，简要地叙述了BP网络的原理，并且对于近年来用神经网络方法在蛋白质二级结构预测中的主要工作进展做了较为详细的评述。最后，介绍了人工神经网络在生物信息学中的应用前景。     

蛋白质剪接在蛋白质研究和蛋白质工程中的应用

蛋白质剪接(protein splicing)是由蛋白质内含子介导的在蛋白质水平上翻译后的加工过程。蛋白质内含子(intein)是指前体蛋白中的一段插入序列,它在蛋白质翻译后的成熟过程中能自我催化,使自身从前体蛋白中切除,并将其两侧的多肽片段以肽键连接,形成成熟的蛋白质。蛋白质内含子的发现丰富了基因表达和蛋白质翻译成熟过程的理论,而且在蛋白质研究和蛋白质工程中有广泛的应用。本文试图综述蛋白质剪接在蛋白质特异位点标记、蛋白质片段化标记同位素、蛋白质环化、蛋白质芯片、基因治疗等研究中的应用。       

蛋白质超家族分子进化研究的一种新方法

选取丝氨酸蛋白酶超家族作为研究对象,采用ＳＳＡＰ算法从结构比较的层次上进行蛋白质超家庭分子进行化的研究,分子相同或相似物中酶和功能的演化,鼠类胰鼠白酶突变体结构的聚类关系以及不同抑制对牛β－胰蛋白酶天然结构的影响,探索了结构比较对于蛋白质工程中定点突变改造蛋白质结构与细胞以及蛋白质抑制剂设计等方面的指导作用,基于结构比较的方法是蛋白分子进化的一种新方法。     

从基于结构定义的序列模体识别蛋白质的超家族

以进化上相距较远的蛋白质酪氨酸磷酸酶Ⅰ和Ⅱ为例, 通过结构比较和基于结构的序列比对及共同保守区域残基替换模式的分析, 定义了基于结构的序列模体. 利用这种新的模体对SWISS-PROT和TrEMBL蛋白质序列库进行搜索, 可特异性地同时识别磷酸酶Ⅰ和Ⅱ, 其识别正确率可达98.4%. 而在此之前, 尚未见可同时识别磷酸酶Ⅰ和Ⅱ序列模体的报道.     

与对称性相关的蛋白质序列-结构关系

蛋白质的氨基酸序列如何编码它的三级结构是一个极具挑战性的问题[1~3].虽然蛋白质的氨基酸序列看起来非常不规则,但它编码的三级结构表现出明显的规则性.例如,许多蛋白质具有对称的三级结构,但它们的氨基酸序列看起来象随机序列.因此人们对蛋白质序列关联性进行了大量的研究[4~8],希望确定蛋白质序列是否是随机的.然而,这些研究给出了相反的结果,一些研究表明蛋白质序列与随机序列不可分,而另外一些研究认为蛋白质序列不是随机的.本文将研究3种小的α类蛋白质结构域.这些是具有对称三级结构的最简单的蛋白质结构域.我们将说明这些结构域的…     

朊病毒的基因及其蛋白质结构生物学的研究

朊病毒是一种只含有蛋白质而不含有核酸的蛋白侵染颗粒,能造成哺乳动物的脑部病变。它是由正常形成的蛋白错误折叠成致病蛋白而组成的。两种结构异型的蛋白ＰｃＰ＾ｃ和ＰｒＰ＾Ｓｃ来源于同一基因,具有相同的氨基酸序列和共价修饰,但是在三维结构有很大的差异。朊病毒的繁殖是通过正常形式蛋白转变为致病形式而完成的。朊病毒疾病的传播具有种特异性和病毒株系特异性的特点,这是由于其一级结构的差异而在三维结构上形成不同的构     

聚合酶链反应在动物系统进化研究中的应用

动物系统进化研究是生命科学中的基础理论研究。以前的研究都是以经典学科为基础而进行的。随着分子生物学技术的发展和完善,特别是聚合酶链反应技术的出现,使系统进化的研究深入到分子水平且结论更可靠,迄今已得到广泛应用,为动物系统进化研究开辟了一个新途径。     

结构生物学：从细菌到人类蛋白质的研究

结构生物学本周迎来一件幸事。美国国立全科医学研究所(NIGMS)选择了7个研究机构作为结构基因组学的初步研究基地——应用机器人和高级计算机来计算出大量蛋白质的结构。此项总额为1．5亿美元的5年计划项目旨在加速蛋白质的原子水平的三维结构的确定,将使有关制药公司对他们想要开发的蛋白质有详细的了解,从而促进新药的发现。     

真该早点惹恼你——发现蛋白质结构α-螺旋模型的故事

50年前 ,生物学领域一个重要的难解之谜似乎是蛋白质结构问题。一位就职于英国利兹羊毛研究协会的物理学家和Ｘ射线结晶专家比尔·阿斯特伯里 (ＢｉｌｌＡｓｔｂｕｒｙ)发现 ,羊毛、角、指甲以及肌肉中的纤维状蛋白质———角蛋白 ,会产生一种Ｘ射线衍射图谱 ,该图谱仅由两种映像组成 ,一种为 5 1埃的经线映像 ,另一种为9 8埃的纬线映像。阿斯特伯里将它称为α -角蛋白图谱 ,这些纤维在力的作用下伸直后 ,会产生一种新的Ｘ射线衍射图谱 ,该图谱具有 3 4埃的经线映像和两个分别为4 5埃和 9 7埃的纬线映像。阿斯特伯里称之为 β -角蛋白图谱…     

蛋白质在纳米拓扑结构材料表面的吸附

蛋白质在生物医用材料表面的吸附行为与材料的生物相容性密切相关. 长期以来, 大量的研究报道基本上都集中在生物医用材料表面化学组成对蛋白质吸附行为的影响, 而单独考察材料表面拓扑结构对蛋白质吸附行为影响的研究近年来才刚刚开始. 本文介绍了材料表面纳米拓扑结构对蛋白质吸附行为影响的研究进展. 所涉及的材料表面纳米尺度拓扑变量包括粗糙度、曲面曲率和特定几何形状 等, 而蛋白质的吸附行为则包括蛋白质吸附量、吸附后蛋白质的活性和吸附蛋白层的形貌等.     

核磁共振在蛋白质研究中的应用进展

蛋白质是一类重要的生物大分子,在生物体内执行各种各样的生理功能.自18世纪蛋白质被发现以来,蛋白质研究的重点从早期的分离纯化逐渐深入到结构与功能.     

细胞色素b5 Phe58在稳定蛋白质结构中的作用

为了解细胞色素b5血红素疏水袋中芳香性氨基酸残基和卟琳环之间π-π电子云堆积对蛋白质结构和性质的影响，用蛋白质工程的定点突变技术，分别以Tyr和Trp取代Phe58残基。用UV—vis和荧光光谱研究了F58Y，F58W突变体蛋白盐酸胍诱导的去折叠过程；研究了突变体蛋白与脱辅基肌红蛋白血红素转移反应的动力学，结果表明，用不同的芳香性氨基酸取代Phe58残基，减弱了血红素辅基与蛋白质肽链之间的结合、导致蛋白质的热变性中点温度Tm和盐酸胍变性中点浓度Cm下降、血红素转移反应速率增加以及氧化还原电位移动。     

关于Ga的非晶态结构转变过程的模拟研究

关于由液态淬火制备的非晶态金属和合金结构转变微观过程的研究,一直是材料科学家十分关注的问题。但是,由于当前实验技术条件的限制,对于这样一种急冷过程,是很难用仪器进行精确测定的。然而,新近发展起来的分子动力学计算机模拟研究,对此却是一种非常有用的工具。本文以纯Ga为例,用500个Ga原子模拟其由熔态→过冷液态→非晶态的转变过程,观察其原子结构组态的变化,发现其微观结构有二个显著的特点:(1)与通常的液态及非晶态金属相反,随着温度的下降,与二十面体结构相关联的1551键数目愈来愈少,最后只有约百分之一了。(2)与此同时,与面心立方、六角密集结构相关联的1421,1422和1431键数目     

乳腺良、恶性组织中蛋白质二级结构的Fourier变换红外光谱研究

测定了乳腺正常、增生症、纤维瘤和浸润导管癌组织的Fourier变换红外光谱 ,应用去卷积、二阶导数和曲线拟合方法处理酰胺Ⅰ带 ,获得乳腺组织中蛋白质二级结构的组成 .结果表明 ,这些组织中蛋白质二级结构的组成之间存在着显著的差异 .纤维瘤的变化最明显 ,非典型螺旋结构是螺旋结构的主要成分 ;癌变组织中分子间β 折叠与分子内 β 折叠相对含量的比值最高 .乳腺组织中蛋白质二级结构组成的分析对乳腺组织的类型和良、恶性质的鉴别将具有重要意义 .     

三维太阳风结构的Ulysses观测和MHD模拟的比较研究

Ulysses从1994年9月到1995年6月第一次对日跨极飞行期间, 发现除赤道附近±20°的区域为300 ~450 km/s的低速太阳风以外, 其余为中高速太阳风, 而在±40°以上为700 ~ 870 km/s的高速太阳风, 而且低速太阳风与高速太阳风之间的过渡面很陡. 本文用三维磁流体力学(MHD)数值模型对Ulysses在太阳活动极小期观测到的太阳风大尺度结构进行了模拟. 这一模型将计算区域分为1 ~ 22 Rs和18 Rs ~ 1 AU两部分, 并将具有总变差减小(TVD)特性的Lax-Friedrich格式和MacCormackⅡ型格式结合起来. 我们根据太阳光球磁场的视向分量观测确定初始磁场, 并在MHD方程组中加入体积加热项, 进行三维MHD模拟. 数值结果再现了上述观测到的大尺度太阳风结构的主要特征, 与Ulysses观测基本相符. 这一工作说明初始磁场以及体积加热可能控制着高低速太阳风的分布, 同时也表明所采用的三维数值模式在模拟大尺度太阳风结构方面是有效的.