蛋白质折叠过程模型

蛋白质折叠过程模型研究一直是蛋白质折叠研究领域的热点课题．就这个问题,提出描述蛋白质折叠过程的拟蛇模型．并且提出一个新的概念,那就是所有蛋白质空间结构都可以通过2种类型函数构造出来,此外,还从理论方面来证明该模型是可行和正确的：通过与其他蛋白质折叠过程模型的对比实验,结果表明,拟蛇模型所构造的空间结构能量值最小、相似度最好．进而说明拟蛇模型在描述蛋白质折叠过程方面具有明显优势,开辟了研究蛋白质的一种新的途径．     

蛋白质折叠研究的热点

蛋白质折叠、结构和设计国际研讨会(International Workshop on Protein Folding，Structure and Design)于2001年6月11—22日在意大利Drieste，Abdus Salam国际理论物理中心(ICTP)召开．这次会议集中了当今蛋白质折叠研究的大多数知名学者，他们的工作比较全面地代表了目前国际上蛋白质折叠问题研究的前沿．这次会议大多数报告是关于蛋白质模型和它们的折叠机理．会议比较全面地反映了目前国际上蛋白质折叠问题研究的状况，以及未来蛋白质折叠研究发展的方向．目前蛋白质折叠的研究热点有两个方面：一是蛋白质模型的研究．这方面集中在简单的格点模型，主要内容有3个方面：(1)水分子影响．(2)侧链的影响．(3)拓扑结构研究．二是蛋白质折叠机理的研究，主要内容有：(1)热力学性质分析．(2)动力学过程的研究．(3)折叠初期研究．     

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.     

蛋白质折叠与力学传感的单分子磁镊操纵研究进展

蛋白质的折叠与相互作用是物理、生物等多学科交叉领域关注的基本问题.力生物学的前沿研究表明，一系列对力敏感的蛋白质在机械力作用下的去折叠与复折叠动力学及相互作用调控，是实现其力感知的物理机制.前沿单分子操纵技术的发展使得在单分子水平定量探究蛋白质的折叠与细胞力学传感的分子机制成为可能.本文重点介绍近年来蛋白质折叠与力学传感的单分子磁镊操纵研究进展，包括单结构域蛋白质的折叠-去折叠动力学、自由能曲面的构造，及细胞黏着斑与胞间连接的力敏感蛋白行使生物功能的分子机制.     

蛋白质构象与折叠行为的研究

蛋白质结构预测与蛋白质折叠是生命科学研究的核心问题之一,也是后基因时代推动生物学朝着定量化发展的重要方向之一,它是分子生物学中心法则还没有解决的一个重大生物学问题.简单介绍了蛋白质分子的结构特点,讨论了蛋白质分子构象研究的重点,即蛋白质结构预测与蛋白质折叠.重点介绍了拥挤环境对蛋白质构象的影响和蛋白质分子的力学性质,这是蛋白质分子构象研究的深入.这些介绍可以帮助我们更清楚地认识蛋白质分子.     

蛋白质折叠的计算机模拟

使用非格点朗之万模型和"Go型"氨基酸相互作用模拟了4个小分子量快速折叠蛋白质的折叠行为.从动力学和热力学两方面的探讨中,得到蛋白质CI2的折叠属于两态过程和蛋白质CheY的折叠过程存在中间态和蛋白质1BBL的折叠属于无势垒的"下山"式过程,而蛋白质片断1BDD(第10至第55残基)的折叠则是介于两态过程和"下山"式过程的中间类型.由于使用了相同的模型,物理机制上这些不同折叠类型显然来自蛋白质不同的天然态拓扑结构.     

蛋白质折叠的三维计算机模拟

介绍了计算机模拟蛋白质的三维模型,利用混合遗传算法对模型问题进行了模拟计算,获得了由２７个氨基酸残基组成的肽链的能量最小的折叠构象,计算结果表明,对于蛋白质折叠的三维晶格模型而言混合遗传算法是很有效的。     

蛋白质折叠二维HP模型中的关联条件及其应用

蛋白质折叠是生物信息学中的一个重要问题，因为蛋白质是生物功能的主要承载者，几乎所有的生物功能都与蛋白质有关。在本文中，我们主要讨论了二维HP模型下蛋白质折叠中疏水核的关联关系，并利用关联关系避免了在求解蛋白质链的空间结构时陷入能量局部最小值，有效地找出了蛋白质的最低能量，同时，利用关联关系去除了大量的无效构象，进而提高搜索构象的收敛速度。     

基于遗传算法的蛋白质折叠模拟系统

在模拟蛋白质折叠的遗传算法基础上，采用晶格模型，设计了一个用于蛋白质折叠模拟的软件系统，并举例说明该系统的用法。该蛋白质折叠模拟系统可用于蛋白质折叠预测和蛋白质进化研究，并可为蛋白质分子设计提供重要信息。     

锌指蛋白去折叠的全原子模拟

锌指蛋白是一种广泛存在于真核细胞的转录蛋白,在生命过程中扮演着重要作用,通过锌离子与特定残基的绑定来维持结构的稳定.作为一种重要的功能结构,锌指蛋白为研究锌离子参与的蛋白质折叠/去折叠问题提供了一个极好的模型.对锌指蛋白去折叠过程进行了原子层次的统计分析.研究发现,锌离子不仅能够稳定蛋白质的天然结构,而且参与了整个去折叠过程;此外,也发现Trp7在残基解离次序方面起着重要的作用.在去折叠的过程中,水分子与去折叠过程的耦合关系表现为驱逐机制.该研究也揭示了金属离子相关蛋白质去折叠过程的一般机制.     

统计物理和蛋白质折叠讲义

本书是作者根据其在清华大学周培源应用数学中心的系列讲座汇编而成。在各种蛋白质数据库中，已经有丰富的蛋白质结构的信息，有一个一致的观点就是：蛋白质折叠主要是由疏水效应造成的，但是还缺乏控制折叠过程的专门的物理原理的理解，此书从统计物理的观点讨论这个问题。     

链球菌G蛋白的力致去折叠研究

G蛋白是一个小蛋白,且是研究蛋白质去折叠的理想模板。当使用机械力对其进行拉伸研究时,发现G蛋白的去折叠过程中存在明显的中间态。在恒力和恒速两种情况下进行拉伸分子动力学模拟,发现其在两种情况下具有相同的去折叠次序,即是C端的β片层部分先去折叠,接着是N端的β片层部分去折叠,然后是C端的β片层完全去折叠,最后是N端的β片层完全去折叠,研究表明氢键对其去折叠有着重要的作用。通过研究对进一步认识蛋白质去折叠机制有重要的参考价值。     

局部碱基对梯阶参量对蛋白质折叠速率的影响

相关研究表明mRNA序列中GC含量、回文密度和二级结构对蛋白质折叠速率都有重要影响,为了研究mRNA三级结构是否对蛋白质折叠速率也存在重要影响,收集了具有实验折叠速率的蛋白质作为研究对象,对其中的每一个蛋白质,计算其相应mRNA三级结构中各种局部碱基对梯阶参量值,并分析了这些参量值与相应蛋白质折叠速率的相关性.将蛋白质...     

mRNA三级结构中局部碱基对参量与蛋白质折叠速率的相关性

为研究mRNA三级结构对蛋白质折叠速率的影响,首先计算所选蛋白质相应mRNA的三级结构,在此基础上计算局部碱基对参量,分析这些参量对蛋白质折叠速率的影响;然后将所选蛋白质按照不同的蛋白质折叠类型和二级结构进行分组,进而分析局部碱基对参量与不同类蛋白质折叠速率的相关性.结果表明,局部碱基对参量中两碱基原点y轴方向相对位移...     

蛋白质在溶液中构象转换的分子动力学模拟

将蛋白质的稳定和失活、折叠和去折叠等现象概括为蛋白质分子在溶液中的构象变化问题。采用非品格模型和Langevin分子动力学方法研究了无限稀释溶液及不同尺度和不同表面亲／疏水性球形限制性空间内β模型蛋白的构象分布及其转换特性。模拟结果显示：尺寸适度的疏水性空间有利于蛋白质结构发生缩塌,而亲水性空间有利于缩塌态蛋白质结构的稳定,且表面亲／疏水性的影响作用随着空间半径的增大而减弱。计算结果与实验报道一致,为研究蛋白质分子在溶液中的折叠和稳定化提供了理论工具。     

不同类氨基酸的使用度对蛋白质折叠速率的影响

根据氨基酸约化分类,定义描述氨基酸序列信息的参量—相对氨基酸使用度(RAAU),在现有数据库和相关文献的基础上,建立了包含相对氨基酸使用度和蛋白质折叠信息的蛋白质折叠数据库.在此基础上,分析了相对氨基酸使用度对蛋白质折叠速率的影响.结果表明,强亲水类氨基酸和强疏水类氨基酸的使用对蛋白质的折叠速率的影响截然相反.对不同类蛋白质,其相对氨基酸使用度对蛋白质折叠速率的影响有明显差异.     

伸展态β-乳球蛋白重折叠过程的动力学特性

从蛋白质变性的渐变模型及构象态渐变的观点出发 ,对伸展态 β -乳球蛋白的重折叠过程进行了分析 ,发现蛋白质分子从伸展态到最终折叠态历经一系列中间稳定态 .尿素浓度梯度电泳实验结果显示 ,存在两条不同的折叠途径 .在不同的尿素浓度范围内 ,蛋白质分子的折叠过程具有不同的动力学特性     

室温下的小蛋白折叠研究

目前,无论在实验还是理论研究方面,研究蛋白质的从头折叠即使是小蛋白的折叠也非常困难.在室温下研究蛋白质的折叠过程可以有效的阐述蛋白质折叠机制.笔者从2I9M的线性结构出发,在室温下运行了15 ns的分子动力学模拟,发现它在6.4 ns时成功折叠到了天然态结构,此时的结构与天然态结构的均方根偏差为1.17(A),模拟结构与天然态结构符合的非常好.折叠过程是首先在C端出现了螺旋,随后N端又出现了螺旋,然后螺旋从N端鱼贯式生成,最终形成天然态结构.     

预测蛋白质结构问题的三维连续模型及其相应的拟物算法

在研究蛋白质折叠结构预测问题的离散模型的基础上，受物理世界物体间相互作用规律的启发，提出了该问题的三维连续模型，它比离散模型更接近真实蛋白质空间折叠结构．根据连续模型找到了相应的拟物算法，并给出一些实例的计算结果，结果证明了拟物算法的有效性．     

从高分子构象与动力学到蛋白质折叠

针对作用在聚合物刷上的键拉力研究表明作用在接枝基面上的力随着聚合物刷接枝密度的增大反而减小,然而尾端单体上的拉伸张力并没有消失.高分子的构象和动力学转变决定了其物性和多种多样的应用,而生物大分子蛋白质作为由二十种不同属性的氨基酸构成的序列,更是具有由其序列所决定的特别的三维自然结构.本文就聚合物刷、聚合物纳米复合材料、聚合物网络等几种高分子体系的构象与动力学过程,及蛋白质构象和其折叠与去折叠的动力学过程做了介绍.特别是蛋白质的折叠与去折叠速率在单分子操纵实验中受到拉力的调控,通过测量这种拉力依赖的动力学过程、蛋白质的自由能曲面和折叠去折叠路径可以得到系统全面的研究.本文以肌肉蛋白titin的免疫球蛋白结构域I27为例对蛋白质折叠研究进行了阐述.