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.     

猪亲环素18的基因克隆与融合蛋白的表达

亲环素18(CyP18)具有肽脯氨酰顺/反异构酶活性,广泛存在于不同物种中,是一种高度保守的蛋白质.它能和免疫抑制性药物环孢菌素A结合,参与免疫抑制;此外,作为分子伴侣,它还加速蛋白质的折叠、组装和分解.从猪肝中提取总RNA,首次通过RT-PCR扩增出pCyP18,对其基因进行克隆和序列测定,并转入腚大肠杆菌中进行高效表达,得到纯化的pCyP18蛋白.     

牛乳乳铁蛋白的纯化及热处理对其分子特性的影响

乳铁蛋白是牛乳中一种重要的碱性蛋白,相关基础与应用研究已引起广泛关注.首先以鲜牛乳为原料,通过脱脂、除酪蛋白、SP Sepharose Big Bead阳离子交换层析及Superdex 200凝胶层析组合方法、超滤浓缩等过程,最终获得乳铁蛋白样品,纯度约为94.71%.进而,研究了热处理对乳铁蛋白的分子特性的影响.通过差示扫描量热法测定得到的乳铁蛋白热变性温度为73.1℃.通过圆二色谱研究了热处理(63℃30 min;72～75℃20 s;85℃10 min;95℃10 min)对乳铁蛋白二级结构的影响,结果表明,随着处理温度的增加,乳铁蛋白的α-螺旋构象逐步转变为β-折叠构象,蛋白质分子排列更为有序,分子的结构变得更加紧密,蛋白质分子发生变性趋势明显增加.     

蛋白质-蛋白质相互作用的实验检测方法

生物体内的蛋白质分子常常通过与其他蛋白质分子发生相互作用来发挥其生物功能.因此,研究蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)对于阐明蛋白质分子的生物功能以及分子作用机理具有重要的意义.主要介绍基于生物物理和生物化学原理的检测蛋白质-蛋白质相互作用的实验研究方法,并对发展趋...     

蛋白质力谱测试中生物分子链耦联技术

蛋白质力谱测试是研究生物学的重要组成部分.蛋白质力谱测试的成功取决于两大技术:一是分子尺度的力谱测量能力,即皮牛量级的力学分辨力和纳米级别的空间分辨力;二是蛋白质样品制备能力,通过将微观生物分子链与介观微球/探针/基底耦联,实现对分子尺度蛋白质的有效测量.然而,蛋白质样品的耦联情况很难在视觉上直接观测,耦联效果的好坏决定测试的成败.因此,蛋白质样品相关制备方法、耦联工艺一直是单分子力谱测试中的研究重点.针对3种主要单分子力谱测试技术即光镊、磁镊及原子力显微术对测试蛋白质的需求特点,特别是对多分子链耦合样品的测试需求特点,介绍了多种基于基底修饰、蛋白质修饰和DNA链修饰的提高连接待测蛋白质与DNA链/微球/探针/玻片/云母片的方法,分析了各自的优缺点,并总结了典型的应用,为相关领域中样品的制备提供参考方案.     

热激蛋白的分子进化研究

热激蛋白是细胞内含量最丰富的蛋白质之一,在各种生物体内广泛分布.近年来对热激蛋白的研究已深入到结构、性质、功能等各面,其研究主要集中在:1)作为分子伴侣协助细胞内肽链的折叠;2)参与MHCⅠ类的分子呈递;3)使抗原通过内吞作用进入靶细胞;4)肿瘤免疫和分子疫苗开发.然而,虽然热激蛋白的研究已成为医学、生物学上的热点,其在分子进化上的研究也日渐增多,但这方面的报道仍然较少,本文主要从热激蛋白分子进化方面作一综述,这对理论研究、生物进化分析上都有着重要的意义.     

栗黄枯叶蛾核型多角体病毒病毒粒子的拉曼光谱研究

通过对栗黄枯叶蛾核型多角体病毒TvNPV(Trabala vishnou Nuclear Po-lyhedrosis Virus)的病毒粒子的拉曼光谱研究,讨论了它的蛋白质分子空间构象.其蛋白质主要为β折叠结构、α螺旋结构以及少量无规卷曲(其中包括β回折)结构.蛋白质中酪氨酸残基多数暴露于分子表面,少数埋藏在分子内部;色氨酸残基大多埋藏在疏水环境中.蛋白质分子侧链C—C—S—S—C—C构型为反式—扭曲—反式.     

尿素、盐酸胍在溶菌酶分子上结合数的平衡渗析研究

蛋白质的活性及生物功能与其二级、三级和四级结构有重要联系,而这些结构主要是以氢键、疏水键等弱相互作用所维系.由于这些弱相互作用易受外界因素的影响,使蛋白质分子发生构象变化,从原来的折叠态变为去折叠态.这一变化使得蛋白质分子失去生物功能,称为蛋白质的变性.能够使蛋白质变性的化学物质被称为变性剂,尿素和盐酸胍是常见的蛋白质变性剂.     

光谱法研究乙硫异烟胺与人血清白蛋白的作用机制

<正>通常当药物进入人体后要通过血浆的储存和输运才能到达药物的标靶部位,起到药理作用.血清白蛋白是血浆中最为丰富的蛋白质,可与许多内源和外源物质起储存和转运作用.研究药物与蛋白质的相互作用对阐明药物的作用机制有重要作用,并对药物的分子设计具有指导意义.     

蛋白质对H+的束缚数研究

蛋白质的净电荷对蛋白质相互作用的研究是非常重要的参数,这种重要性促进了蛋白质对离子束缚数测定的发展.蛋白质的净电荷是其对各种正负离子束缚数的代数和, 对不同离子在蛋白质分子上的束缚数的测定方法是不同的, 对于H 的测定常用的是pH滴定曲线法.要想从分子水平上深入理解生理现象, 必须考虑生理环境下热力学非理想性的影响,因此,对蛋白质束缚H 的研究也应在一定的电解质浓度下进行.     

蛋白质、胆固醇对卵磷脂囊泡稳定性的影响

用卵磷脂、胆固醇和蛋白质所形成的囊泡模拟细胞膜,利用Langmuir膜天平、Zeta电势研究卵磷脂、胆固醇和蛋白质分子之间的相互作用,以及通过停留法和TEM等方法从Gemini(双子)表面活性剂对细胞膜结构破坏方面来探讨不同组分对囊泡的稳定性的影响.实验结果表明,囊泡中的蛋白质、胆固醇和卵磷脂分子之间是相互吸引的.相对于卵磷脂囊泡,混合体系囊泡更加稳定.表面活性剂是通过静电吸引力和疏水效应嵌入囊泡的双分子层中,导致囊泡被破坏.通过动力学实验得到Gemini表面活性剂对囊泡破坏过程的活化能,进一步证明加入蛋白质、胆固醇能够使卵磷脂囊泡更加稳定.     

分子伴侣及其作用机理的研究概况

分子伴侣为一类与其他蛋白不稳定构象结合并使之稳定的蛋白质,广泛分布于各种生物体内。本文对分子伴侣的最新研究作一综述。     

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.     

辐射损伤对两套蛋白质晶体衍射数据质量的影响

在蛋白质晶体衍射数据采集过程中样品会受到X射线的辐射损伤.辐射损伤打乱分子中的共价键造成蛋白质分子中二硫键的断裂和错位,甚至打乱晶格结构,是引起蛋白质晶体学中采集准确衍射数据误差的一个主要原因.通过对溶菌酶蛋白及Acutolysin-C蛋白单波长反常散射数据的分析,讨论了样品在受辐照过程中累积的辐射损伤对衍射数据以及反常散射信号的影响.     

基于极大似然法的超分辨荧光显微成像方法研究

由于光的衍射极限限制,人们无法观察精细的细胞结构和获得纳米级的蛋白质以及生物分子信息.本研究采用极大似然算法来实现单分子定位.首先,对荧光分子图像进行解卷积和二值化处理降噪;其次,对荧光显微成像过程建立极大似然模型;最后,用优化工具箱函数进行求解.模拟结果表明:相邻20 nm的2条分子带可以分辨;将此算法应用于实际生物...     

计算机分子模拟提高蛋白质热稳定性的研究

计算机分子模拟作为一种重要的研究手段在生物、医药、化学、材料、微电子等领域受到了广泛的关注.其不仅可以从分子水平研究系统的微观结构及其宏观性质,而且在某些极端条件下及实验设备非常昂贵时,能直接提供实验数据以供参考.文章以解淀粉芽孢杆菌核糖核酸酶Barnase为研究对象,研究其在高温下的结构特征和动力学行为,分析蛋白质体系内的相互作用,寻找提高该蛋白质热稳定性的因素.为研究提高蛋白质热稳定性提供了一种计算思路和方法,同时为设计新的能在高温下发挥作用的新型酶类提供理论依据.     

新型天然纳米载体——豆科植物铁蛋白

铁蛋白(ferritin)是一种由多亚基组成的铁贮存及去毒蛋白质.铁蛋白在植物组织中分布广泛,在豆科植物种子中含量尤为丰富.本文对豆科植物铁蛋白的结构与功能进行阐述,并综述了其作为纳米载体在铁元素补充剂、食品有机营养因子、药物分子应用中的最新研究进展.     

平行板纳米通道中生物分子迁移的分子模拟

基于GROMACS程序包,建立了蛋白质分子和离子在平板型纳米通道内的流动模型,对3.1 nm高的平行板纳米通道内的迁移过程进行了分子模拟,并对均方根偏差分布、水分子密度分布、离子浓度分布等模拟结果进行了讨论.结果表明:水分子在壁面附近出现分层现象,并且形成致密层,密度达到2 500 kg/m3,在中间区域分布平稳;蛋白质分子在离子和电场作用下做翻转和平移运动,沿着电场方向通过管道;通过比较通道表面带电和不带电两种情况下的粒子分布,得出通道壁面对溶液中离子的静电作用是出现"电荷倒置"现象的原因.     

如何用数学方法解决蛋白质教学中的计算问题

氨基酸是构成蛋白质分子的基本单位.一个氨基酸分子的羧基(-COOH)与另一个氨基酸分子的(-NH2)脱水缩合形成的化合物叫二肽,其中,连接2个氨基酸分子的那个键(-CO-NH-)叫肽键,形成二肽时失去了一个分子的水.由多个氨基酸分子缩合而成的,含有多个肽键的化合物,叫做多肽,多肽通常呈链状结构,叫做肽链.由一条或几条肽链通过一定的化学键互相连接在一起,形成非常复杂的空间结构,叫做蛋白质.氨基酸、多肽、肽链和蛋白质的关系可归纳成下图:     

血清白蛋白的功能及应用

血清白蛋白是脊椎动物血浆中含量最丰富的蛋白质.人血清白蛋白是由585个氨基酸组成的单链蛋白质,分子量为67 kDa.成熟的人血清白蛋白是一个心形分子,由3个结构相似的α-螺旋结构域组成.不同来源的血清白蛋白的氨基酸序列及其空间结构非常保守,它具有结合和运输内源性与外源性物质,维持血液胶体渗透压,清除自由基,抑制血小板聚集和抗凝血等生理功能.最近研究发现,蟾蜍血清白蛋白可能与其皮肤呼吸有关.人血清白蛋白目前已广泛应用于临床.