蛋白质翻译后修饰在蛋白质-蛋白质相互作用中的调控作用

蛋白质-蛋白质相互作用是蛋白质发挥功能的主要机制之一,在DNA损伤修复、自噬和代谢等过程中都扮演着非常重要的角色,蛋白相互作用异常便会导致肿瘤等疾病的发生.在蛋白质的赖氨酸、丝氨酸和苏氨酸等氨基酸残基上,可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等200多种翻译后修饰,这些修饰通常能改变蛋白质的电性、疏水性和空间结构等属性,为与之结合的蛋白提供结合的锚定或产生位阻效应,像一把开关在时空上精确调控蛋白质-蛋白质相互作用的发生以及动态变化.结构研究表明,蛋白质之间的相互作用通常由临近的几个氨基酸残基直接结合,替换该区域的氨基酸残基,通常能破坏结合,使其失去部分功能或酶活性,可以针对性地开发和设计抑制剂或激活剂,用于肿瘤等疾病的治疗.本文简要介绍了蛋白质翻译后修饰在蛋白质-蛋白质相互作用中的调控作用,以及发挥的重要生理功能.     

一种改进的研究蛋白质-蛋白质相互作用的平均势方法

在原子水平上发展了一种距离相关的用于研究蛋白质-蛋白质相互作用的平均势(potential of mean force, 简称PMF)方法. 与传统理论模型相比, 我们的模型考虑了蛋白质系统的复杂环境因素. 这种改进使得该模型能够给出物理上更合理和准确的势函数形式. 得到这样的势函数是正确描述蛋白质结构及相互作用的前提条件. 而且借助于改进后的方法, 还可以对蛋白质中残基相互作用的空间拓扑规律进行研究. 期望这种改进将促进平均势方法在蛋白质科学其他领域, 如蛋白质折叠识别, 结构预测及热稳定性预测中的应用和发展.     

你的心头也有星辰大海——带你领略呼吸的奥秘

呼吸作用是最基本的生命活动之一.20世纪初,科学家们发现了一系列可以进行电子传递的铁硫中心、卟啉环等辅基,而后又逐步鉴定出这些辅基固定在一系列的蛋白质复合物中.最近,人们发现这些蛋白质复合物并不是相互独立存在的,而是倾向于结合在一起形成呼吸体.     

应用核磁共振波谱技术研究蛋白质相互作用

从结构生物学角度研究蛋白质与蛋白质相互作用十分重要. 核磁共振波谱技术是目前结构生物学的主要研究方法之一, 该方法具有其他技术所不可替代的重要作用. 核磁共振波谱技术可以在接近生理条件下研究蛋白质相互作用, 特别适合研究瞬时存在的动态复合物. 该技术是少数几种能够提供无结构或有部分结构的蛋白质以及蛋白质折叠过程等多方面信息的方法. 核磁共振波谱技术还可以在多种时间尺度下提供蛋白质的动力学信息. 本文以中国科学技术大学生物核磁共振波谱实验室的研究实例对上述观点进行阐述.     

CAP适合弯曲DNA的时候

由对细菌的生长,到对高等生物的发育,结合DNA的蛋白质都起到极其重要的转录调节作用。曾被认为,和这些蛋白质结合DNA的几何形状,似乎并无太大变化,只是形成或采纳了某些轻微的弯曲或纽结。但由转录激活剂所提供的证据说明,DNA是极度弯曲的。如今,由舒尔茨(Schultz)、希尔德(Shield)和施泰茨(Steitz)测定了这种复合物的结晶结构,进一步证实了DNA的弯曲是很大的.在上月发表的一篇文章里,柯波拉(Kerppola)和柯伦(Curran)表明;在拉链致癌蛋白质Fos和Jun内,它们同族DNA都是弯曲的;而且,DNA作为蛋白质的被动骨架的观点被放弃,而两者间的关系,被视为是平等协作。但DNA结构的这些变形,是如何转化为生物学功能的呢? 我们对DNA-蛋白质之间相互作用动力学的认识是逐步深入的,随着由X-射线结晶学核磁共振光谱学对DNA结合蛋白质结构的确定。抑制物蛋白质的螺旋转向螺旋的和DNA结合的基序,在同源区内出现相同效应,证实了蛋白质α-螺旋的“真实”DNA顺序,是以大沟形式出现的开始预想。现在,可把形成特异顺序的这种方式,扩伸进锌指蛋白质内。对于DNA-亮氨酸拉链间的相互作用,这也许是关键。但试图总结快速发展的这一课题,类似于为迎面奔驰而来的火车拍照;即使螺旋沟构型的观点不再普遍了。汤姆·施泰茨(Tom Steitz)和他领导的小组,占据着研究的领先地位。已从对原核生物转录激活剂和分解代谢激活剂蛋白质(CAP,也叫环状AMP受体蛋白质)的结构     

基于平行词同现网络的语言聚类

考察了在语言精细分类中使用复杂网络以及在基于复杂网络的语言分类中使用平行词同现网络替代句法依存网络的可行性.采用12种斯拉夫语言和2种非斯拉夫语言的平行文本,构建了14个词同现网络.通过这些网络的主要参数的恰当组合,聚类分析能够将斯拉夫诸语言与非斯拉夫语言区分开来,并能将12种斯拉夫语言正确地划分到各自的语支中去.另外,聚类也能反映某些斯拉夫语言在其语支内部的亲缘关系.结果表明,平行词同现网络能够被用于语言的精细分类,而且在基于复杂网络的语言分类中可被用作句法依存网络的一种更为便捷的替代品.     

基于平行词同现网络的语言聚类

考察了在语言精细分类中使用复杂网络以及在基于复杂网络的语言分类中使用平行词同现网络替代句法依存网络的可行性. 采用12种斯拉夫语言和2种非斯拉夫语言的平行文本, 构建了14个词同现网络. 通过这些网络的主要参数的恰当组合, 聚类分析能够将斯拉夫诸语言与非斯拉夫语言区分开来, 并能将12种斯拉夫语言正确地划分到各自的语支中去. 另外, 聚类也能反映某些斯拉夫语言在其语支内部的亲缘关系. 结果表明, 平行词同现网络能够被用于语言的精细分类, 而且在基于复杂网络的语言分类中可被用作句法依存网络的一种更为便捷的替代品.     

高稳定性人胰岛素的晶体学研究(Ⅱ)——A21-Gly突变体的结晶和初步晶体学分析

一、引言 胰岛素制剂的化学稳定性与其A链C端残基A21-Asn直接相关,通过蛋白质工程途径制备在A21位残基替换的突变体胰岛素可以明显提高其稳定性。通过晶体结构分析研究这些高稳定性突变体的精确三维结构,对了解这些改性胰岛素的结构基础以及寻求最佳实用     

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.     

转录前起始复合物的组装和启动子识别机制

基因转录作为中心法则的关键环节,将遗传信息由DNA传递至RNA,从而指导蛋白质的合成,是生物体最重要的生命活动之一。转录起始过程发生在几万种不同基因的高度多样化的启动子区,启动子区转录前起始复合物(PIC)的装配是转录起始的关键步骤,受到极其复杂的调控,是基因表达调控的核心。数十年来,大量基于TBP-TATA框体系开展的PIC结构和功能研究逐步揭示了基于TBP的PIC在TATA框启动子上的组装机制。近年来,研究显示,人类超过85%基因启动子不含有TATA框,并且几乎所有的基因转录过程都需要TFIID参与,且功能并不能够被TBP所替代。近期,基于TFIID的不同组装阶段的PIC结构和包含+1核小体的复合物结构的研究突破,首次系统地展示了PIC识别不同类型启动子及其在染色质上组装的分子过程,为后续研究基因表达调控提供了理论基础。     

不同构象状态HIV-1 gp120分子运动特征及构象转换能力研究

人类免疫缺陷病毒HIV-1包被蛋白gp120通过与宿主细胞表面受体CD4和辅助受体CCR5/CXCR4发生相互作用而侵染细胞. CD4结合状态的HIV-1 gp120核心与CD4结合前状态的SIV gp120核心结构已经被X射线晶体衍射技术所测定. 但是, 静态的晶体结构不足以阐明gp120动态结构特征及其构象转化能力. 用同源模建技术构建不同功能状态的gp120结构模型并用CONCOORD模拟方法生成它们的结构装配体, 最后利用本质动力学算法提取、分析前4个本征向量所描述的分子运动特征. 结果表明, gp120的主要运动模式表现为内部结构域、外部结构域、桥片层以及V3环之间的旋转/扭曲、绕曲/关闭、延长/压缩运动或这些运动方式的组合, 这些运动模式与受体结合以及HIV-1病毒免疫耐受性有关. 进一步利用本质亚空间重叠算法评估gp120不同构象间的相互转换能力, 结果表明, CD4结合前状态(unliganded) gp120向复合物状态(CD4-complexed)转化的能力强于向移除CD4复合物状态(CD4-free)转化的能力, 而CD4-free gp120比CD4-complexed gp120具有更强的向结合前状态转化的能力. 本研究揭示了gp120动态结构与功能的关系, 并为抗HIV药物设计提供了参考和帮助.     

蛋白质表面功能区的嫁接

报道了一种蛋白－蛋白相互作用表面位点的嫁接方法,首先确定被嫁接的配体表面结合区的重要残基,在骨架蛋白中搜索适合于嫁接这些残基的位点,基于对映残基的Ｃα,Ｃβ原子坐标将骨架蛋白叠加到配体蛋白上,评估骨架蛋白与受体蛋白的互补性并留下互补性较好的骨架蛋白。细调骨架蛋白与受体蛋白 的相对位置,使之具有合理的界面堆积密度,然后在骨架蛋白选出的位置上移植配体蛋白相应的残基,另外,对于与受体有严重碰撞的残基,或     

人脑形态网络及其在脑发育研究中的应用

人脑是一个极其复杂的系统,数以万亿的神经元通过突触构成了庞大的连接网络,如何系统而全面地刻画大脑内部的组织模式一直是神经科学家致力解决的热点问题.随着非侵入神经成像技术的兴起,基于磁共振成像的脑网络研究为揭示人脑的复杂结构提供了新的契机.其中,脑形态网络因其图像易获得、质量稳定和分析方法简单等优势引发了研究者的广泛关注.传统的脑形态网络是利用一组受试者的某种形态学指标构建的被试间协方差网络,只能反映大脑形态的群组特征.个体水平脑形态网络则针对个体大脑刻画脑区间的形态相似性,保留了个体的形态信息.多指标甚至多模态数据的应用,进一步整合多种互补的结构信息,能够综合表征皮层形态的拓扑连接模式.近年来,脑形态网络在探究人类大脑发育进程方面体现了重要价值.研究发现,胎儿时期形态网络从高度模块化的原始状态开始逐渐整合,至出生时已形成小世界拓扑,出生后至童年早期网络变得分离,童年晚期至青春期又逐渐整合,初级网络率先达到成熟而高级网络长期持续发育.这些结论为理解大脑认知功能的形成和发育障碍的起源提供了重要的理论支撑.本文介绍了两种脑形态网络的构建方法和图论模型的基本概念,回顾了脑形态网络在胎儿、婴儿、...     

凝胶法制备凝胶网络-单晶复合物

一个多世纪以来,凝胶作为介质被用于晶体生长,成功制备出了大量单晶.其中,越来越多的单晶被证明能在晶体生长过程中将凝胶网络嵌入其中,从而形成两相三维互穿的凝胶网络-单晶复合物,这与自然界生物体中大分子嵌入单晶内部以增强晶体力学性能的现象如出一辙.兼具单晶的长程有序特征和复合材料的综合特性使得这种单晶复合物受到研究者的广泛关注.本文综述了凝胶法制备凝胶网络-单晶复合物的研究进展,对具体技术手段、单晶中凝胶嵌入的表征、影响凝胶在单晶中内嵌的因素以及单晶复合物的功能化4个方面进行了介绍和讨论,并对今后的研究方向与前景进行了展望.     

蛋白质中频繁发生的超二级结构模式

近年来,高分辨X射线衍射的蛋白构象分析表明,超二级结构的构象类型是有限的.本文对240个分辨率在0.25nm以上的较高精度蛋白结构中的超二级结构进行了系统分析,识别出频繁发生的超二级结构模式.最普遍发生的共11种超二级结构.依其在蛋白结构中的作用,它们属于4类.研究表明超二级结构模式与α螺旋和β折叠之间的连接短肽(Loop)的长度、与连接短肽残基的构象、与连接短肽所连接的二级结构元件的类型有关;同时     

代谢网络流分析进展及应用

代谢网络的研究已经成为系统生物学研究的一个热门话题,基于代谢网络流分析的方法在寻求生物体代谢网络特征中具有很重要的作用.回顾了几种主要的代谢网络静态分析方法如:流平衡分析(FBA)、代谢调节最小化分析(MOMA)、调节的开关最小化(ROOM)、含有二次线性规划的动态流平衡分析方法(DFBA-LQR)等.另外,介绍了几种常用的代谢网络流分析软件,如FluxAnalyzer,COBRA Toolbox,PathwayAnalyser,并对这些软件的性能进行了比较.代谢网络的研究不仅能使人们更好地了解代谢网络性质,也在很多方面得到了应用,将代谢网络流分析和其他生化数据分析方法整合起来的理念逐渐形成并已有所进展,如代谢流与基因表达调控的结合、代谢流对蛋白质进化的影响、代谢流与拓扑特征的关联分析、代谢工程优化改造等.今后的研究方向可以将代谢流分析与网络拓扑特征分析以及动态建模等结合起来以获得更全面更准确的代谢网络性质.     

人白介素-6受体胞外区配基结合功能域活性部位的设定

以人生长激素受体（ｈｕｍａｎ ｇｒｏｗｔｈ ｈｏｒｍｏｎｅ ｒｅｃｅｐｔｏｒ, ｈＧＨＲ）胞外区配基结合功能域（Ｋ５２－Ｌ２５１）的晶体结构为模板,同源模建了可信度较高的人白介素－６受体（ｈｕｍａｎ ｉｎｔｅｒｌｅｕｋｉｎ－６ｒｅｃｅｐｔｏｒ,ｈＩＬ－６Ｒ）胞外区配基结合功能域（Ｖ１０６－Ｐ３２２）的三维空间结构．通过观察该功能域中影响受体与配基结合的一些重要氨基酸残基的空间定位和分析４个保守的半胱氨酸残基定点突变对该功能域三维空间结构产生的影响,发现在ＩＬ－６受体双桶结构中３０５位谷氨酸残基的羧基侧链的空间构象对整个ＩＬ－６Ｒ的配基结合活性的改变起着关键作用．进一步借助于ＩＬ－６Ｒ和配基（ＩＬ－６）分子对接,确认了活性部位中３０５位谷氨酸残基的羧基侧链的空间构象对受体和配基对接时的静电势互补至关重要．     

汉语语义网络的统计特性

采用不同原则构建的词汇和句法语言网络均具有小世界和无尺度的特征. 在更深层次的语义或认知网络中, 这些特征还存在吗？为了回答这个问题, 本文构造了一个汉语语义角色(论元结构)网络并研究了它的统计特征. 结果表明, 尽管语义网络也是小世界和无尺度网络, 但它与句法网络在层级结构和节点度相关性方面存在明显不同.     

词形结构进化与世界语言的多样性

世界语言的基本差异源于词形结构(WSS),而不是区别性的音素.语言的多样性似乎来自词形结构的演化结果,取决于音节构造形态类型和词的音节长度.本文采集世界179种语言的Swadesh词表来分析词形结构多样性指数的地理分布,并尝试发现它们在演化过程中的进化位置和深度.通过建立理想词形结构偏移量模型,计算每种语言的偏移距离和偏移方向,根据分析结果把语言划分成3组,每一组代表一种演化类型.得出词形结构的多样性和偏移量模型代表了人类语言演化的多样性方向和演化过程,当今每种语言都在一定程度上保留了词形结构最基本的特征,因此,词形结构可以视为人类语言"基因".     

关于Bent函数与其变元的非线性组合之间的相关性

近年来,Bent函数在密码系统的设计中获得了广泛的应用.Bent函数的一个重要性质是,Bent函数与其变元的线性组合之间具有比较小的相关性.基于这一性质,文献[3]用Bent函数构造流密码中非线性组合生成器的组合函数,有效地解决了非线性组合生成器系统受到线性相关攻击的问题.但是,文献[4]已经注意到,Bent函数不是相关免疫函数(相关免疫函数