四螺旋桨家族蛋白质序列——结构关系研究

蛋白质的三级结构唯一地由其氨基酸序列决定,这是广为人所接受的。然而,很多具有规则三级结构的蛋白质其氨基酸序列接近随机,这使得人们感到很困惑。本文将以四螺旋桨家族蛋白质为例,通过简化氨基酸残基,根据相似性方法把序列中的隐含对称性显示出来。结果表明氨基酸序列中的隐含对称性与三级结构的四重准对称性一致。     

多重序列比对对蛋白质二级结构预测的改进

一定氨基酸序列顺序排列的多肽链是如何形成有一定空间结构的蛋白质分子的问题仍是分子生物学中心法则中到目前为止还悬而未决的问题.所以预测蛋白质的三级结构是分子生物学迫切需要解决的问题之一.一般认为蛋白质的结构是由其氨基酸序列所决定的,但我们现在所拥有的知识还不足以对蛋白质的三级结构准确地预测.因而在此之前准确预测蛋白质二级结构对于预测蛋白质三级结构有着重要的意义[1,2].     

遗传信息从核酸到蛋白质构象的传输效率

从密码学的观点研究了遗传信息从核酸流各氨基酸和从蛋白质一级结构流向三级结构的信息传输问题，引入了信息传输效率的概念，其对数负正丝 系统的抗干扰能力。导出了信息传输效率与序列长度的关系。发现了信息从核酸流向氨基酸（第一遗传密码）的传输效率和从氨基酸序列流向蛋白质三级结构（第二遗传密码）的传输效率大体相等，这说明了遗传信息的传输效率和抗干扰能力在以上两步传输过程中的匹配性。     

基于蛋白质序列的氨基酸字母表简化

蛋白质的结构和功能特性由其氨基酸序列编码,控制序列结构映射的规则被认为是二级遗传密码,氨基酸字母表的简化可以减少蛋白质序列中的冗余,有助于揭示编码规则.基于氨基酸的单体特征、成对相互作用和相似性,可以简化氨基酸字母表.目前,仅基于蛋白质的序列信息,根据最近邻氨基酸的出现频率构建了一个氨基酸的嵌入表示.在此基础上,提出一...     

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.     

生物信息学及其在病毒研究中的应用

介绍生物信息学的原理与方法及其在病毒研究中的应用。保守序列承担着极其重要的功能，通过多重序列对齐搜寻保守序列，是生物信息学方法的基础；敏感位点是一种反映蛋白质或核酸功能的特定模式，因此，通过数量关系的优化推导敏感位点，可用于分离病毒蛋白质与核酸相互作用位点；核苷酸和氨基酸序列只有形成了三级或四级结构才能表现功能，通过同源建模预测蛋白质的高级结构，有助于疫苗的研制、抗病毒药物的筛选以及药物的分子设计。预测RNA的三级结构大多从RNA折叠入手．病毒蛋白质三级结构预测比较成功的是日本脑炎病毒包膜糖蛋白的三级结构。     

同义密码子用语与蛋白质二级结构信息

对人体117个蛋白质和大肠杆菌的185个蛋白质的各二级结构相对应的mRNA序列中的同义密码子与氨基酸上下文关联熵、蛋白质序列中氨基酸与氨基酸上下文关联熵作了统计分析，发现密码子关联确实比氨基酸关联对蛋白质二级结构提供的信息量大，而且人蛋白质中同义密码子提供的二级结构信息比大肠杆菌中多．同时，证明了在相对信息剩余大于等于30％的情况下，Adzhubei给出的九种氨基酸中的八种其同义密码子在某些二级结构中明显的携带结构信息；此外A，N，D，R，H，C，Y这几种氨基酸的同义密码子在某些二级结构中也明显地携带结构信息．     

基于Cp-曲线的蛋白质序列相似性分析

蛋白质是生物体内行使重要功能的生物大分子.蛋白质的功能是由其空间结构决定的,而蛋白质的空间结构取决于其一级序列.因此,研究蛋白质的氨基酸序列就成为蛋白质结构预测的前提和基础,并已经成为生物学家关注的主要研究内容之一.主要介绍基于20种氨基酸的一种5-L模型,将蛋白质序列粗粒化为5-L序列,进而给出蛋白质序列的一种3-D图形表示,称之为Cp曲线.将Cp曲线转化为容易比较的序列不变量,并在此基础上对11个物种β-球蛋白质序列进行相似性分析.     

抗原多肽序列分子结构表达及生物功能预测

自Anfinsen等提出蛋白质一级结构完全决定其三维结构著名论断以来,根据蛋白质序列从理论上预测相应空间结构成为分子生物学中一个重要的课题.不少探讨进一步阐明蛋白质高级结构信息仍全部包含在其一级结构中,大多以氨基酸侧链为基础构建描述变量.     

LEA蛋白质11-氨基酸基序与植物抗旱性

分析了8种重要农作物第三组LEA蛋白质序列中的94个11-氨基酸基序.得出一致性序列为TAEAAKQKAGE.LEA 3蛋白质中11-氨基酸基序呈多拷贝串联排列,其长度占蛋白质序列总长度的40%～60%.带电荷/ 极性氨基酸和疏水氨基酸数目分别占重复序列氨基酸总数的70.89%和29.11%.11-氨基酸基序的二级结构多呈α-螺旋结构.其中第1,2,4,5,9位疏水氨基酸形成螺旋蛋白质分子的疏水界面,其余位置的氨基酸形成螺旋分子的亲水界面.LEA 3蛋白质全序列平均亲水指数为-0.95～-1.22.无信号肽序列.8种LEA 3蛋白分子的上述特性与植物的抗旱性有关.     

蛋白质中三联氨基酸数与二级结构数的模型研究

蛋白质的一级结构或序列与二级结构的关系在蛋白质结构研究中是很重要的,通过建立模型的方法来研究这种关系.在文献中已有的模型(蛋白质一级结构中的二联氨基酸与蛋白质二级结构的模型)的基础上,建立了蛋白质一级结构中的三联氨基酸个数与蛋白质二级结构个数模型.该模型能够较准确地反映蛋白质的一级结构或序列与蛋白质的二级结构的关系,比较适合应用于氨基酸序列长度变化较大的建模数据,同二联氨基酸与二级结构模型比较,由于三联氨基酸含有更多氨基酸之间的耦合信息,该模型的拟合精度更高.由于蛋白质一级结构中的三联氨基酸的种类数很大(为4 200),用以建模的变量数就很大,同时从DSSP数据库得到的样本量也很大(为11 600),用以建模的数据量很大.研究结果表明,PLS变量筛选法是一种建立大数据模型有效的方法,可有效地处理变量数为4 200,样本数为11 600这样大数据量的建模问题.     

草酸青霉外切葡聚糖酶CBHⅠ基因的克隆

以草酸青霉SJ1菌株的基因组DNA和总RNA,利用PCR和RT-PCR技术进行扩增得到外切葡聚糖酶CBHⅠ(ExocellobiohydrolaseⅠ)基因的序列.CBHⅠ基因DNA序列全长1 638 bp,无内含子,编码545个氨基酸的多肽,推测其蛋白分子大小约为57 ku,蛋白的p I值为4.90.预测结果表明,CBHⅠ是一种很强疏水性的蛋白,具有43个磷酸化修饰位点,蛋白质三级结构以β-折叠为主,根据蛋白质序列比对分析,推测E236、D238和E241这3个氨基酸为酶的活性位点,为后续利用分子改造方法提高青霉产纤维素酶的能力提供理论依据.     

改进的离散增量算法预测27类折叠子的结构类型

蛋白质二级结构预测是三级结构预测的一个非常重要的中间步骤,而折叠子识别和结构类型的准确预测则可以提高二级结构和三级结构预测的准确度.本文从蛋白质的一级序列出发,提出了一种改进的预测算法:以二肽组分、预测的二级结构信息、伪氨基酸组分和位置权重矩阵打分值等特征分别作为参数,输入离散增量算法的单分类器中,通过加权融合单分类器的计算结果,对27类折叠子的结构类型进行了预测,取得了较好的预测结果.     

玉米PDE191基因全长cDNA的克隆及其生物信息学分析

为研究玉米白化相关基因PDE191序列信息和基因功能,以玉米叶片总RNA逆转录后的c DNA为模板,采用RT-PCR和RACE技术克隆出玉米PDE191基因全长c DNA。DNA测序及生物信息学分析表明,玉米PDE191基因c DNA全长1229 bp,编码333个氨基酸的蛋白质,亚细胞定位于线粒体和叶绿体。软件预测PDE191蛋白分子量为37.79 k D,理论等电点为9.12,该蛋白二级结构主要构成元件为?螺旋和无规则卷曲,包含7个MTERF结构域。三级结构预测显示该蛋白为球状结构,预测结果与二级结构预测的结果相符。对该蛋白进行多重序列比对和聚类分析显示,PDE191属于植物MTERF家族,在不同植物中存在其同源蛋白质,其中与拟南芥PDE191氨基酸序列的相似性高达99%。本研究为进一步研究玉米PDE191基因的功能奠定了基础。     

蛋白质二级结构预测的结构表达方法研究

蛋白质二级结构预测时,描述窗口内氨基酸残基序列的各种物理化学和分子结构参数的数量非常大,而且不能很好地直接体现氨基酸的连接顺序,这样就造成二级结构预测工作既费时效果又低下,因此,对这些数据预处理是非常必要的.研究发现,这些初始数据对应的变换矩阵的本征值谱与氨基酸残基序列情况无关,只与氨基酸的类别、数量性质有关,而其本征函数数据能够直接反映氨基酸残基的序列情况,利用有显著大小的本征值对应的本征函数作为描述参数,在进行蛋白质二级结构预测时,不但能够显著减少描述参数的个数,而且它体现了氨基酸顺序的变化,这将有效提高蛋白质二级结构预测研究效果.     

基因组DNA编码的蛋白质中氨基酸分布的分析

各种蛋白质中氨基酸残基的组成是由编码该蛋白质的结构基因的序列决定的,分析这些序列中有义密码子使用频率,就可以看出蛋白质的氨基酸组成情况。我们利用文献中90种生物的11415个基因中有义密码子使用频率,统计出了每种氨基酸在该种生物基因组DNA编码的蛋白质中的相对丰度。把这些丰度值按(1)90种生物,(2)真核生物33种,(3)原核生物27种(包括F质粒、Ti质粒、转座子各1种),(4)病毒类24种(含噬菌体6种),(5)细胞器(叶绿体5种和线粒体1     

AlphaFold预测蛋白质结构

<正>自2016年AlphaGo成功在国际象棋、围棋领域击败人类后,美国谷歌旗下的DeepMind公司便开始尝试利用人工智能技术解决棘手的科学难题。2018年12月2日,DeepMind推出了最新款人工智能程序AlphaFold,可以根据基因序列预测生成蛋白质的三维结构。生物体由蛋白质构成。蛋白质的基本单位为氨基酸。根据不同类型和数量的氨基酸链,蛋白质可以折叠成各种复杂的立体结构。这些立体结构决定了其在人体中的功能。比如免疫系统中的抗体,就     

多肽链二级结构的氢键定义及氨基酸残基间的氢键分布

蛋白质的生物功能往往决定于它的三维结构，而二级结构是蛋白质的氨基酸顺序和三维构象之间的桥梁，决定了蛋白质折迭的框架，氢键是稳定二级结构的主要作用力。通过Kab—sch—Sander的二级结构的氢键定义，由氢键识别模式对二级结构及其氨基酸残基问的氢键作了统计分析，发现二级结构中的氨基酸残基的丰度与其提供氢键的能力没有统计关联，但氨基酸残基(除ser外)的CO基团形成氢键的能力越强，其NH基团形成氢键的能力越弱，反之亦然I同时给出了各种残基对在*螺旋中形成氢键能力的比较。     

甘蓝型油菜过氧化物酶的生物信息学分析

目的 分析甘蓝型油菜的过氧化物酶(Peroxiredoxin, PRDX)家族成员的生物学信息，以期为油菜及相近植物中PRDX的酶学特征及植物抗氧化的分子机制研究提供依据.方法 利用生物信息学方法，分析NCBI(National Center for biotechnology information)数据库中注册的7种油菜PRDX蛋白质的理化性质、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点、蛋白质二级结构、三级结构及系统进化特点.结果 甘蓝型油菜PRDX蛋白质比较稳定；氨基酸序列中无信号肽，且不是分泌蛋白；该家族蛋白质中存在较多潜在糖基化位点和磷酸化位点；蛋白质二级结构、三级结构预测结果显示其结构具有极大相似性，且主要以α-螺旋和无规则卷曲为主；系统进化树将该家族成员分为了两个亚家族.结论 本研究为进一步探索植物PRDX家族的生物学功能提供了参考依据.     

蛋白质二级结构中对应的密码子关联的进一步讨论

从概率论的角度出发,以人和大肠杆菌蛋白质为模式,研究了蛋白质二级结构中有显著统计意义的mRNA序列上的密码子上下文关联,以及蛋白质序列上的氨基酸上下文关联.从而给出了99%置信水平上的各二级结构中的反常密码子上下文关联偏好型.为了进一步检查反常密码子关联对二级结构的影响是否有位点保守性,研究了密码子上下文关联以及氨基酸上下文关联与二级结构位点的关系,结果显示反常密码子关联与二级结构位点没有强关联.所得结果可以给出哪些密码子的上下文关联对蛋白质二级结构有影响,且对改进蛋白质二级结构的预测有一定的参考价值.