在液-固界面上变性蛋白折叠自由能的测定

依据液_固界面上溶质计量置换保留模型 ,以及固体表面吸附自由能变可分成吸附及解吸附自由能变 2个独立分量 ,提出了变性蛋白在高效疏水色谱 (HPHIC)固定相表面折叠自由能的测定原理、折叠自由能计算公式和实验测定方法 ,分别对胍变溶菌酶和α_淀粉酶的折叠自由能进行了测定 ,发现变性蛋白在HPHIC固定相表面的折叠自由能远较在溶液中的高 ,且随变性剂浓度的增大而增大 .其相对平均标准偏差溶菌酶为± 4.7%,α_淀粉酶为± 3.0 %,表明该方法有好的重现性     

基于蒙特卡罗方法的蛋白质折叠计算

在一系列解决蛋白质折叠问题的计算方法中，蒙特卡罗方法渐渐引起了人们的兴趣。本文主要介绍新蒙特卡罗方法在采样和构型更新两个方面的改进。可以看出这些改进的方法对于寻求自由能全局最小状态进而模拟蛋白质折叠较为有效。     

蛋白折叠预测

蛋白折叠是指蛋白质分子从线性高分子形成有生物学功能的三维结构的过程.迄今为止,蛋白折叠已经有50余年的研究历史,成为一个十分宽广而活跃的研究领域.本文简要回顾了蛋白折叠问题的提出背景和研究历程,并从蛋白折叠过程预测、折叠过程相关参数的预测、蛋白折叠结果预测、折叠结果相关参数的预测等四个方面介绍了蛋白折叠问题的研究进展.最后,指出了蛋白折叠研究领域值得关注的一些未来的发展方向.     

麻黄属rbcL基因的适应性进化检测与结构模建

采用PAML程序检测麻黄属14种及其他9种裸子植物rbcL基因的适应性进化.以"分支"模型检测到该属植物RbcL蛋白催化活性区先后经历了3次大范围的选择;以"分支-位点"模型检测出在该基因第365位密码子位点存在正选择的物种;计算机三维结构模建进一步显示该位点引起RbcL蛋白βG折叠、βH折叠和βE折叠的空间结构变化,这些变化可能与麻黄属该蛋白对环境的适应有关.     

含硫芳香族化合物的Free-Wilson分析法

在定量结构-活性相关(QSAR)分析中,Hansch的线性自由能关系是应用最普遍的关系式,但该方法也存在许多局限性.Free-Wilson法在QSAR研究中有其独特之处,该法特别适用于具有相同母体结构的化合物,并且该方法又不需计算各化合物的物理性质,并可给出各取代基在各位置上的活性贡献,虽然该方法得到的解并不提供反应与活性间的真正信息,但是它可为研究化合物的反应中心,确定化合物的致活机制提供有益的信息,同时它也可为超热力学计算提供建设性的参数.     

再生丝素蛋白在水溶液中构象转变的Cu(Ⅱ)离子效应

蚕丝由于其出色的材料性能, 引起人们对蚕丝基础及应用研究的广泛关注, 其中丝蛋白与金属离子的相互作用一直是人们研究的热点. 利用远紫外圆二色谱(circular dichroism, CD)方法研究了水溶液中金属离子Cu(Ⅱ)对蚕丝素蛋白构象的影响. 结果表明, 一定量Cu(Ⅱ)离子的引入有利于丝素蛋白分子链从无规卷曲向b-折叠构象的转变, 然而Cu(Ⅱ)离子的进一步增加反而会抑制β-折叠构象的形成. 同时研究结果还表明, Cu(Ⅱ)离子对丝素蛋白构象的影响遵循“成核依赖性”机理. 这一机理与存在于中枢神经系统中的朊蛋白在Cu(Ⅱ)离子诱导下的病变过程非常类似. 因此, 深入研究金属离子对丝素蛋白构象的影响不仅可以使我们对蚕吐丝过程能有更进一步的认识, 而且还可以将易于获得的稳定丝素蛋白作为模型蛋白, 为中枢神经系统疾病的研究提供帮助.     

活性蛋白液相色谱快速分离新方法

提出了用一根色谱柱来实现离子交换和疏水色谱快速分离整体蛋白的新方法. 在选择合适的固定相、流动相、 缓冲液交换方法及二次进样的条件下, 在1 h内用同一根色谱柱完成了通常用两根色谱柱和在两种流动相条件才能实现的“二维色谱”分离, 并且能维持蛋白原有的三维和四维分子结构. 预计该法能用于未知样品中蛋白的快速预分离, 特别是为在蛋白组学研究中, 在样品来源极其有限的情况下, 进行活性蛋白预分离提供了一种新的解决思路.     

路径积分分子动力学模拟在相变问题中的应用

依据玻恩-奥本海默近似,理论模拟分子与凝聚态体系材料的性质,需要人们对电子结构和原子核运动两个层面的内容都进行尽量准确描述.目前,电子结构的计算已相对成熟,很多情况下密度泛函理论、传统量化或量子蒙特卡洛方法都能在量子力学的层面给出相当精准的结果;但就原子核运动的描述而言,绝大部分理论方法却还依赖于经典力学.越来越多的实验和理论工作表明,在很多材料的相变过程中,原子核的量子属性可能对相变行为产生重要的影响.将路径积分分子动力学方法与两相法、自由能计算等分子模拟方法结合,可以有效地处理相变问题中的核量子效应,进而对材料的相变行为进行准确地描述.本文将结合两个具体的例子,简要介绍近几年我们在该研究方向的一些工作进展.     

胍变性的OPTA标记的肌酸激酶的再折叠研究

变性的完整蛋白质分子在体外再折叠的研究虽然不能完全模拟体内新生肽链的折叠,然而它可以对蛋白质的折叠提供一些有用的信息.因此近年来对于变性蛋白质再折叠的研究引起了人们广泛的重视.过去我们曾经研究了经脲或盐酸胍变性的肌酸激酶的再折叠与复活,发现在适当的条件下,变性的肌酸激酶可以再折叠至接近天然构象状态,酶活力亦可恢复至接近初始酶活力.比较再折叠与复活的动力学过程,发现酶分子再折叠和复活不是同步进行,在再折叠基本完成之后,酶的复活尚有一个很长的慢过程.我们曾用OPTA专一性的标记酶的活性部位,形成一个荧光基团,以此为探针探测在低浓度脲溶液中失活时活性部位的构象变化.在本文中,我们用这个荧光探针,探测了在胍变性肌酸激酶再折叠过程中,酶的活性部位的构象变化过程,并与整个分子的再折叠和酶的复活过程进行了比较研究.     

蛋白质二硫键异构酶既是酶又是分子伴侣

蛋白质和新生钛折叠的概念近十年来发生了重大的转变。新生肽成熟为功能蛋白需要分子伴侣和折叠酶的寿命才能完成。蛋白质二硫键异构酶是一种折叠酶,同时也有分子伴侣活性,该假说得到越来越多体内外实验的支持。分子伴侣活力可能是酶分子在进化过程中获得的新的性质,以提高酶催化效率,并在与蛋白质折叠有关的生命活动中发挥新的功能。     

氦原子基态能量的快速收敛求解

邓从豪等人最近,提出一种新的多体Schrodinger方程直接解的方法,用该法对氦原子基态能量进行的计算表明,其美中不足是超球谐(HH)展开收敛很慢;为了得到-2.90328a.u.的基态能值,文献[2]中超球谐(HH)展开了361项,广义拉盖尔函数(GLF)展开了4项.本文对文献[1]进行了改造,以加快HH展开的收敛速度.用改造后的方法求解氦原子基态     

异类分子间电子转移过程内重组能的研究

电子转移反应与许多化学及生物体系的重要过程有关,是近年来非常活跃的研究领域.按照Marcus理论,电子转移速率可以由Fermi的Golden规则表示如下:式中V是电子耦合矩阵元,△G~0是电子转移反应的标准自由能,λ是反应的总重组能.λ=λ_v λ_s,内部重组能λ_v、来源于反应体系内部的振动及弛豫的贡献,溶剂重组能λ_s来源于溶剂分子在电子转移前后的极化和重新取向.电子耦合矩阵元V可通过量子化学计算得到;内重组能和溶剂重组能通常由电子转移速率k,驱动力-△G~0的测定值拟合得到,但得到的并非唯一解,还需参考其他结果来加以判断.Gould等人研究了D为简单的芳烃化合物,A为9,10二氰基蒽(DCA)时D~ A→D A的复合电子转移过程,表明用相同的实验数据拟合可得到不同的λ_v值.Clos等人在研究分子内电子转移速率时也曾指出,对不同分子体系采用相同的内重组能是值得怀疑的,但由于缺乏直接测定λ_v的有效手段,他们在若干不同体系中仍采用相同的λ_v值.由此可见,用量子化学方法研究重组能具有重要的意义.     

求解蛋白质折叠问题的拟人算法: 对PERM的改进

PERM(Pruned-Enriched-Rosenbluth Method)是目前文献中依格点模型求解蛋白质折叠问题的最高效算法. 给出了PERM算法的一种拟人解释, 对算法中的权重及预测值进行了拟人化的改进, 并对选择动作时不同情况下的权重计算公式进行了统一. 综合这些策略得到了改进的PERM算法——人口控制算法. 该算法在计算效率上有了明显的提高: 对当前文献中公认的最难的4个算例的计算都达到了最优解, 计算速度较PERM提高了几倍至几百倍. 对于这4个难例中的3个, 还找到了迄今为止文献中所没有的全新的最低能量构形.     

H5N1亚型禽流感病毒血凝素裂解位点碱性氨基酸对应mRNA核苷酸的二级结构分析

以H5N1亚型禽流感病毒(avian influenza viruses, AIV)毒株血凝素(hemagglutinin, HA)蛋白裂解位点碱性氨基酸为研究对象, 研究其密码子的偏好性及对应mRNA序列折叠二级结构的特点. 将mRNA样本按照序列等步长递增的方法, 用RNAstructure 4.1程序预测这些样本的动态延伸折叠二级结构. 结果表明, 裂解位点的碱性氨基酸对富含腺嘌呤(A)的密码子有强烈偏好; 与碱性氨基酸对应的mRNA片段上的核苷酸主要位于折叠二级结构的单链环区, 极少数位于配对螺旋区. 此外, 本研究还从理论上提出了防治H5N1亚型AIV感染的对策, 考虑以位于环区的mRNA核苷酸, 运用RNAi的方法阻止H5N1亚型AIV的HA的表达.     

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。     

关于分形维数计算的两种方法

本文分别利用广义体积和多分形自由能两种方法计算分形维数,其结果均与原来结果一致. 1.利用广义体积计算分形维数 把三维空间中的单位正方体的边长分别划为i,j,k等分,设所得小长方体的边长和体积为r_(i1),r_(i1),r_(k1)和v_1     

一类二次系统周期扰动的混沌性质

关于对周期受迫二维自治系统的解的混沌性质的研究,的方法是用分析方法作定量研究的少有的结果。近年来,Chow,Hale与Mallet-Paret,Keener分别用更替法与摄动法也导出了类似的结论。本文用上述方法讨论具有闭轨线的平面二次Hamilton系统。根据叶彦谦分类法,在两参数平面上将该系统归结为八种形式,我们给出无扰动系统的鞍点连线方程在鞍点是双曲的情形,计算函数,确定产生浑沌解的参数区域。     

微波吸收法计算弛豫过程的热力学参数

测定液体弛豫过程的热力学参数——弛豫时间(?) ,焓变△H,熵变△S,自由能△F的方法最早由Conway提出,以后又经过了Zaghloul,Kaatze,Steinhoff,Barajas和Hu等人的发展,已经成为一种成熟的方法.这种方法的核心是建立介电常数.ε’(w,t)和ε”(w,t)关于△H,△S,△F以及 (?)的数学模型,然后通过在不同温度下测定的ε’(w,t)和.ε”(w,t)拟合出热力学参数.但是由于拟合时需要的数据组较多,也就是说测定ε’(w,t)和ε”(w,t)的温度范围较大,所以拟合出的参数误差较大.另一方面,由于拟合时计算量大,实验中的测量误差经过累加,也使得拟合误差进一步增加.本文提出了一种计算弛豫过程热力学参数的新方法.这种方法首先是建立微波吸收法计算弛豫过程的热力学的数学模型,然后通过微波吸收的实验数据,用解方程的方法直接解出热力学参数.解出一组热力学参数数据((?),△H,△S,△F)只需两组数据.由于计算量明显减少,实验数据误差对计算结果的影响明显降低.本文提出的方法中由测量及计算引起的最大误差降为8%左右.     

水稻Bowman-Birk蛋白酶抑制剂基因OsWIP1-2的诱导表达及其抑制活性

克隆了水稻的WIP1基因, 该基因属于Bowman-Birk蛋白酶抑制剂(BBI)家族. RNA杂交实验结果显示该基因的表达受伤害和茉莉酮酸的诱导, 表明它在植物防御反应中起着重要的作用. 将此基因克隆到表达载体pET28a, 并在大肠杆菌中表达融合蛋白. 分别用胰凝乳蛋白酶和胰蛋白酶为底物检测纯化的融合蛋白的抑制活性, 发现融合蛋白具有胰凝乳蛋白酶的抑制活性, 但没有对胰蛋白酶的抑制活性; 同时发现融合蛋白C端的融合残基对蛋白酶抑制活性有重大影响, 具有C端(His)₆纯化标签的融合蛋白不具有胰凝乳蛋白酶的抑制活性, 而有天然C端序列的融合蛋白具有胰凝乳蛋白酶的抑制活性, 这暗示了过长的C末端序列可能会影响WIP1蛋白的正确折叠. 蛋白酶抑制活性分析表明水稻Bowman-Birk抑制剂家族的成员可能在结构和功能上均发生了分化.     

水稻OsSH3P2短肽多克隆抗体的制备和鉴定

特异性抗体的成功制备是研究蛋白功能的重要环节,目前短肽抗体制备技术在动物中的应用日益成熟,然而该项技术在植物中的应用甚少.本研究通过分析水稻OsSH3P2蛋白的抗原表位、亲水性以及同源蛋白氨基酸序列,同时利用RoseTTAFold系统进行蛋白模型预测.选取了3条序列特异、亲水性高、具有抗原表位和不同肽链结构的氨基酸序列,通过人工合成短肽抗原、偶联KLH载体蛋白后,免疫新西兰大白兔制备得到相应多克隆抗体.经酶联免疫吸附测定检测获得了3份Anti-OsSH3P2-1#、Anti-OsSH3P2-2#、Anti-OsSH3P2-3#高效价短肽多克隆抗体血清.用免疫印迹(Western blotting)方法对OsSH3P2原核重组蛋白和植株内源的OsSH3P2蛋白进行检测,以进一步确定短肽抗体的特异性.结果显示,由不含α-螺旋和β-折叠结构的肽段作为抗原,免疫制得的Anti-OsSH3P2-1#短肽多克隆抗体能有效识别OsSH3P2蛋白,且不受同源蛋白干扰,说明该抗体具有较高的免疫特异性. OsSH3P2短肽多克隆抗体的成功制备,为进一步挖掘OsSH3P2生物学功能奠定基础,且为植物短肽抗体...