关于小分子热休克蛋白Hsp16.3各功能区作用的初步研究

小分子热休克蛋白Hsp16.3是一种存在于结核杆菌中的重要抗原,具有小分子热休克蛋白家族成员典型的3个功能区:N端疏水区,α-crystallin域和C端较短的非保守区.为了进一步研究其各功能区的作用,我们定义了Hsp16.3的3个功能区并在大肠杆菌中分别克隆、表达和纯化了N端区或C端区缺失的两个Hsp16.3残体蛋白.远紫外和近紫外圆二色谱分析结果显示,残体蛋白表现出与野生型蛋白相似的二级和三级结构.在九聚体野生型蛋白进行亚基重组装时,C端缺失的Hsp16.3残体蛋白能与野生型蛋白发生相互作用,形成异源寡聚体.在对野生型蛋白进行胰酶消化时,Hsp16.3的α-crystallin域对胰酶的消化具有抵抗能力.所有这些结果显示:在Hsp16.3的3个功能区中,α-crystallin域是一个相对独立和稳定的结构单元,它对该蛋白各级结构的维持十分重要.     

A型流感病毒基质蛋白M1的二聚化机制

流感病毒基质蛋白1(matrix protein 1,M1)位于病毒包膜之下,形成一层壳状结构(衣壳),可与病毒的血凝素、神经氨酸酶、包膜和病毒遗传物质发生相互作用,在病毒的组装与复制过程中起着关键作用.不过,除N端有晶体结构外,全长M1蛋白的结构尚未解析.因此,人们对全长M1蛋白如何二聚化、然后多聚化形成病毒衣壳的过程知之甚少.为了解M1蛋白的二聚化机制,首先从M1的N端片段晶体结构出发,用蛋白质结构预测方法获得M1的全长结构模型;其次,对可能的M1二聚体进行分子动力学模拟,分析其二聚化界面的氨基酸,由此发现了一种通过M1蛋白C端片段结合而形成的二聚体;最后,为验证模拟结果,用电镜三维重构方法分析了全长M1二聚体的构象,并提出了M1多聚化的机理模型.     

正负电荷改性乙肝病毒样颗粒的构建及性能评价

乙肝病毒核心蛋白(hepatitis B virus core protein,HBc)可在体外自组装成二十面体的病毒样颗粒(virus-like particles,VLPs),但是其较低的自组装效率及稳定性制约其应用.通过蛋白质改造修饰,在野生型HBc(wtHBc)的免疫显性区(major immunodominant region,MIR)分别插入带电多肽序列RRRRRRRR和DDDDDDDD,以通过荷电基团及静电相互作用的引入提高VLPs稳定性.经大肠杆菌重组表达,成功获得携带额外电荷的HBc突变体(mHBc),包括携带额外正电荷的m+HBc和负电荷的m-HBc.结果表明,mHBc的二级结构富含α-螺旋,与wtHBc一致.m+HBc和m-HBc等比例混合可在体外实现自组装,所得mHBc VLPs粒径为(30.44±2.23)nm,与野生型一致.该自组装过程及组装体稳定性受离子强度和pH值影响.使用尺寸排阻色谱、原子力显微镜、动态光散射等方法表征和分析VLPs在不同缓冲液中的稳定性差异.发现wtHBc VLPs可稳定存在于0.3～0.7 mol/L NaCl溶液中,盐浓度过高或过低均会使其稳定性降低.pH响应性实验表明,wtHBc VLPs的最佳组装及稳定pH值为7.4,偏离此pH值使其稳定性降低.在低于pH=5.5的环境下,其相对稳定性明显降低,只达到pH=7.4的64.2%.而mHBc VLPs的稳定性差异随pH值变化不大,在pH测试范围5.5～9.5的相对稳定性均高于88.3%.以上研究结果表明,正、负电荷基团的引入可提高HBc VLPs对pH值变化的耐受性,拓宽稳定pH值区间,增强VLPs的稳定性,利于其实际应用.     

利用圆二色谱法研究突变体BFR分子稳定性

通过引入人为突变,研究BFR纳米蛋白分子的稳定性与其一级结构的关系,探索蛋白质序列与结构的关系。选择可能与BFR构象密切相关的氨基酸残基引入突变,经表达、纯化后,利用圆二色谱仪检测突变体蛋白分子的结构变化。结果关键部位氨基酸的突变可以引起BFR分子中α螺旋含量及熔链温度发生了显著的变化。说明某些氨基酸的改变会引起BFR分子整体结构与稳定性的变化,有可能影响甚至改变蛋白质分子的功能。     

嵌段共聚物聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯的合成和表征

以聚乙二醇(PEG)为引发剂在辛酸亚锡催化下引发己酸内酯开环聚合,制备PCL(聚己内酯)-PEG-PCL两亲三嵌段共聚物(PECL).采用红外光谱、体积排阻色谱及核磁共振对该共聚物进行表征,结果表明所合成共聚物具有预期结构.采用差热分析和原子力显微镜研究聚合物的微相分离结构;利用动态光散射测定了共聚物在水中自组装生成的纳米聚集体的粒径.     

SUMO融合表达对淀粉酶N-Amy活性的影响

前期解析了一个来自嗜碱菌Bacillus pseudofirmus 703的新型的碱性淀粉酶Amy703,该酶含有一个未知功能的N端结构域,将该结构域缺失后得到的突变体N-Amy相对野生型Amy703比酶活提高了35倍;底物结合实验显示Amy703可以结合不可溶性底物,单独的N端结构域和N端结构域缺失突变体N-Amy都不能结合,推测N端结构域会造成催化结构域的结构变化从而引起比酶活的大幅提高.为了进一步探究Amy703特异的N端结构域造成酶活显著下降的原因,将Amy703的N端结构域替换为SUMO蛋白,实验结果显示裂解液上清的SUMO/N-Amy条带比Amy703粗亮,验证了SUMO蛋白的促可溶性作用;但纯化后的融合蛋白SUMO/N-Amy的比酶活显著低于N-Amy,仅和野生型Amy703的比酶活相当,表明SUMO与N-Amy的融合显著降低了酶活,同时也预示着N端多一段结构域会影响到催化结构域的结构变化.此外,对SUMO/N-Amy融合蛋白是否与底物结合进行了探讨,为进一步解析Amy703的N端结构域功能提供了实验依据.     

基于铁蛋白的溶栓蛋白纳米粒子的构建及活性分析

将凝血酶激活的低分子量单链尿激酶型纤溶酶原激活剂(T-uPA)修饰铁蛋白重链亚基(FTH1),构建基于铁蛋白的溶栓蛋白纳米粒子。通过基因工程、体外混合复性等技术,将T-uPA分别修饰FTH1的N和C端并进行对比,表明仅C端融合蛋白才可复性折叠并组装成FTH1/FTH1-T-uPA。通过实验分析,表明FTH1/FTH1-T-uPA基本为中空笼状且分散均匀,粒径为13.41 nm,水合粒径为24.2 nm,T-uPA可成功被凝血酶激活,具有优良的纤维蛋白溶解活性(约1 200 IU/mg);在体外达到与商品化尿激酶相似的溶栓效果,且具有更好的安全性。本研究成功解决了T-uPA修饰铁蛋白的关键问题,为构建靶向型的铁蛋白纳米粒子载药系统提供了基础。     

人碳酸酐酶单点突变Gln92Pro对酶活性、稳定性和折叠路径的影响

本文研究了单点突变Q92P对酶活性,稳定性以及折叠途径的影响.尽管该位点不直接参与底物催化,但92位氨基酸的突变对酶的活性,稳定性以及折叠过程产生了重大的影响.该突变的酶活性有较大程度的降低,通过模拟发现该位点的氢键网被破坏.而且光谱实验表明该突变导致更多被掩埋的色氨酸暴露于周边环境,但并没有较大的影响到二级结构和疏水面暴露程度.在对抗化学品诱导的去折叠程度上,相比于野生型蛋白,该突变蛋白稳定性较差.通过吉布斯自由能的计算发现该突变位点轻微的降低了中间体的稳定性,但相对更大的影响了天然态的稳定性,天然态至中间体的能量大约为野生型的20%左右.该结果有组于解释在折叠过程中倾向于聚沉的中间体的存在,该中间体的存在影响了正常的折叠路径.该实验表明92位氨基酸对人碳酸酐酶Ⅱ的活性和稳定性很重要.     

组氨酸标签木聚糖酶的构建表达和酶特性鉴定

通过改变终止密码子位点,在一个耐热木聚糖酶突变株DSB的C末端添加了6聚组氨酸标签(His-tag),并完成了表达和酶特性鉴定.通过PCR将嗜热真菌DSM 10635来源的木聚糖酶突变体基因dsb的终止密码子序列定点突变为谷氨酸密码子序列,连接到表达载体pET-22b(+),转化Escherichia coli.BL21(DE3),诱导表达的耐热木聚糖酶DSB在C端含有6×His-tag.表达产物经硫酸铵分级沉淀和Ni Sepharose层析纯化,获得了电泳纯重组酶DSB.结果表明:添加组氨酸标签的酶与原始酶相比,酶学特性无变化.SDS-PAGE电泳结果显示该酶分子量约为23 kDa,重组酶最适pH为6.5,最适温度为75℃,在pH 5¹0具有良好的稳定性,在pH 6.5,70℃条件下处理30min相对酶活力仍保留80%以上.     

Neuritin野生型蛋白的制备及活性、稳定性的检测及分析

目的 制备符合药典结构要求的无标签Neuritin野生型(wild type,WT)蛋白,并完成其存在形式、活性及稳定性鉴定及分析。方法 利用基因重组技术构建符合药典结构要求的Neuritin WT酵母重组子,利用SDS-PAGE还原电泳及Western blot对其进行高表达筛选及鉴定;摸索建立无标签Neuritin WT蛋白纯化方法,对纯化后的蛋白进行SDS-PAGE还原电泳分子量鉴定、Western blot免疫原性鉴定、SEC-HPLC精细鉴定及宿主DNA、宿主蛋白残留量检测;利用SDS-PAGE非还原电泳完成存在形式的鉴定;通过参照药典建立的重组Neuritin蛋白活性鉴定方法,检测并分析Neuritin WT纯化蛋白的活性,并观察37℃下不同时间Neuritin WT纯化蛋白的稳定性。结果 制备了纯度高达98%以上的Neuritin WT纯化蛋白,蛋白相对分子质量为9.7 kDa,宿主DNA残留量为0.009 4 ng/剂,宿主蛋白残留量占比0.000 8%;经检测,该纯化蛋白存在单体、二聚体2种形式。活性鉴定结果表明该蛋白具有维持神经元存活的生物学活性;且37℃下3 d内...     

团花树NcIRX9基因在木聚糖生物合成中的功能保守性

【目的】木聚糖是双子叶植物中次生壁半纤维素的主要成分,在维持植物次生壁的完整性和植物生长方面有重要作用。在木本植物中,木聚糖对木材性质和生物质能源的利用有重要影响。本研究探索我国南方速生树种团花树NcIRX9基因及其在木聚糖合成中的功能。【方法】结合生物信息学方法,分析团花树NcIRX9亲缘关系和蛋白质结构;构建 YFP( 黄色荧光蛋白) 融合蛋白,观察其亚细胞定位;通过qRT-PCR分析团花树NcIRX9基因的表达特性及组织特异性;通过切片显微观察、化学免疫、单糖分析及H¹-NMR分析团花树NcIRX9基因在拟南芥突变体irx9体内的功能。【结果】团花树NcIRX9在进化上保守,其N端存在一个信号肽,定位于高尔基体内,与拟南芥AtIRX9密切相关。NcIRX9基因在根、茎、叶、木质部、韧皮部均有表达,且在木质部中的表达量较高。互补分析表明NcIRX9能部分互补拟南芥突变体irx9表型,是AtIRX9的直系同源基因。此外,本研究还表明在拟南芥突变体irx9过度表达NcIRX9木糖含量升高,侧链信号增强,与此同时还原末端侧链信号增强。【结论】团花树NcIRX9基因行使与拟南芥AtIRX9相似的生物学功能,与木聚糖的合成密切相关。     

基于CRISPR/Cas9的毛果杨PtrHBI1基因功能解析

目的 利用CRISPR/Cas9系统创制毛果杨PtrHBI1功能缺失突变体,初步解析该转录因子在木材形成过程中的功能,为利用基因工程手段培育制浆造纸优良性状的林木新品种提供新思路。方法 以毛果杨(Populus trichocarpa)为研究材料,根据激光显微切割技术捕获的野生型毛果杨不同细胞类型(形成层、木质部和韧皮部)RNA-seq数据,筛选得到1个bHLH家族转录因子PtrHBI1,利用毛果杨木质部原生质体系统对该基因进行亚细胞定位分析,采用原位杂交技术分析PtrHBI1组织特异性表达,采用CRISPR/Cas9技术创制毛果杨ptrhbi1突变体。对ptrhbi1突变体进行生长表型分析,利用石蜡切片对茎段横切面的各细胞类型进行形态分析,利用Klason酸水解法检测突变体木质素含量,使用高效液相色谱测定突变体纤维素和半纤维素含量。结果 亚细胞定位显示PtrHBI1基因定位于细胞核,原位杂交结果表明PtrHBI1主要在形成层和木质部表达。通过CRISPR/Cas9创制的毛果杨ptrhbi1突变体株高显著增加,茎节数和地径在一定时期显著大于野生型。此外,突变体的导管孔径显著增大,纤维细胞数量显著减少。导管细胞的数量和形成层细胞层数与野生型无差异。木材组分分析表明,与野生型植株相比,ptrhbi1植株的纤维素含量增加,木质素总量无显著变化,紫丁香基木质素与愈创木基木质素之质量比(S/G)显著降低。结论 PtrHBI1参与调控毛果杨的生长及次生木质部发育,可能在木材形成过程起着较为重要的调控作用。     

Characteristics of Two Intermediates Trapped in the Unfolding Pathway of Arginine Kinase Induced by Guanidinium Chloride

Equilibrium guanidinium chloride （GdmCl）-induced unfolding of arginine kinase （AK） was investigated by enzymatic activity, intrinsic fluorescence, 8-anilinonaphthalene-1-sulfonic acid （ANS） fluorescence, circular dichroism （CD） spectrum, and size-exclusion chromatography. The measurements showed that AK unfolded through two equilibrium intermediates： the molten globule state and the partly folded state. Both intermediates have no enzyme activity. The molten globule state exists at 0.4-0.8 mol/L GdmCi, perhaps after the N-terminal domain has unfolded but the C-terminal domain is still intact. The partly folded state occurs at 1.1-1.5 mol/L GdmCI with a hydrodynamic volume no more than 1.6-fold larger than the native state and a pronounced far UV-CD signal. Its ANS fluorescence intensity is about 50% of the molten globule state. This partly folded state shares similarities with the “burst” kinetic intermediate of protein folding.     

樱花新品种‘胭脂绯’

【目的】尾叶樱桃[Cerasus dielsiana (Schneid.) Yu et Li]为中国特有分布野生樱属植物资源,具有广阔的应用前景,对杂交选育出适合中国栽培的樱花新品种有重要意义。【方法】樱花新品种‘胭脂绯’选自于福建省武平县大禾镇帽布村的尾叶樱桃变异植株,2016—2018年春季嫁接无性繁殖苗木100株。【结果】‘胭脂绯’为选育出的樱花新品种,具有花瓣开展、花色艳丽、花径大、花量多而密集,树形开张的特点,通过观察对比,嫁接苗性状表现一致、稳定。【结论】‘胭脂绯’为观赏价值高的樱花品种之一,在园林和景观方面应用前景广阔。     

西藏石榴野生群体的SSR遗传多样性分析

【目的】调查西藏地区野生石榴种质资源,分析西藏野生石榴群体的遗传多样性和遗传结构,为野生石榴资源的保护和利用提供理论依据。【方法】使用13对SSR引物对3个自然群体共42份西藏地区野生石榴种质资源材料DNA进行PCR扩增,毛细管电泳检测扩增片段长度,使用GenAlEx和Arlequin等软件对SSR数据进行分析。【结果】13对引物共检测到44个等位基因,平均3.385个,引物的平均有效等位基因数(N_e)、香农信息指数(I)、期望杂合度(H_e)和多态信息量(PIC)分别为1.971、0.771、0.481和0.393。3个野生群体的平均有效等位基因数(N_e)、平均香农信息指数(I)和平均期望杂合度(H_e)分别为1.867、0.646和0.421,林芝b(LZb)群体的遗传多样性水平高于其他2个群体。AMOVA分析表明,群体内遗传变异高达88.43%,3个群体间的遗传分化系数(F_st)为0.116。种质聚类分析将供试种质划分为3个亚群,结果与种质地理来源具有一定关联性。遗传结构分析显示西藏野生石榴有4个可能的基因库来源。【结论】13对SSR引物可用于西藏野生石榴种质的遗传多样性等研究。西藏野生石榴种质的遗传变异主要存在于群体内;林芝b(LZb)群体遗传多样性最高,遗传结构复杂,且含有最多的野生种质采样点,可予以优先保护。     

不动杆菌JH250-8邻苯二酚双加氧酶基因的克隆及分析

目的研究不动杆菌JH250-8的石油降解机制,克隆并分析其邻苯二酚双加氧酶基因.方法应用数据库的同源序列设计引物,对不动杆菌JH250-8邻苯二酚1,2-双加氧酶(C12O)和邻苯二酚2,3-双加氧酶(C23O)基因进行扩增,并用生物信息学软件及在线生物分析工具等分析编码蛋白质.结果不动杆菌JH250-8中同时含有C12O和C23O两种邻苯二酚双加氧酶;扩增的DNA序列长度分别为1 299和1 118 bp,蛋白质编码区长度为1047和930 bp,分别编码358和309个氨基酸;两个邻苯二酚双加氧酶等电点(p I)分别为5.03和4.79,均为酸性蛋白质;酶分子中都含有较多极性和可电离氨基酸,在水中有较好的溶解性,但由于N端都有一段疏水性肽段,可能会影响其水溶液的稳定性;在蛋白质二级结构上,两个酶分子中都有较丰富的二级结构单元,既有较好的稳定性,又有较好的底物适应性.C12O的三级结构由同型二聚体构成,每个亚基上都结合有Fe3+;C23O三级结构的核心由两组β-折叠构成,另有4个α-螺旋结构分布于外侧.结论不动杆菌JH250-8有两种邻苯二酚双加氧酶,两种酶均为酸性蛋白质,有较好的水溶性及结构稳定性.分析结果对邻苯二酚双加氧酶的后续研究有重要的参考价值及指导意义.     

Protective effect of sodium butyrate on the cell culture model of Huntington disease

This study aimed to develop a cell culture model of Huntington disease and observe the effect of sodium butyrate on this cell culture model.Exon 1 of both a wild type and a mutant IT15 gene from the genomic DNA of a healthy adult and a patient with Hunt- ington disease was amplified and cloned into the eukaryotic expression vector pEGFP-C1.Human neuroblastoma SH-SY5Y cells were tran- siently transfected with these recombinant plasmids in the absence and presence of sodium butyrate(0.1,0.2,0.5,1.0 mmol/L).The MTT assay was used to measure cell viability.The results indicated that the N-terminal fragment of mutant huntingtin formed perinuclear and intranuclear aggregates and caused a decrease of SH-SY5Y cell viability.Sodium butyrate inhibited the decrease of SH-SY5Y cell via- bility caused by the N-terminal fragment of mutant huntingtin.This suggests that sodium butyrate has a protective effect on this cell cul- ture model of Huntington disease.     

基于三生空间耦合的生态安全格局构建与优化——以扬州市为例

【目的】 充分考量生态、生产和生活空间(三生空间)的相互影响,为生态安全格局优化提供新的思路,并为扬州市在保护生态安全前提下优化空间开发格局提供决策参考。【方法】 以扬州市为例,基于1:5 000土地利用变更调查数据,综合考虑未来城镇扩张和生产空间缓冲作用对生态安全格局的影响,借助多情景基础方案冲突协调评价和环形梯度分析的方法,从三生耦合角度对区域生态安全格局进行构建并优化。【结果】 构建了“三生主体功能量化-多情景基础方案冲突协调评价-基于三生规律分析分区协调情景评价”三生耦合优化框架,扬州市生态安全格局网络优化后,生态源地与廊道面积共计2 444.63 km²,占全域面积的36.85%;研究区生态安全格局网络由底线功能用地、缓冲功能用地、连通功能用地组成,占全域的面积比例分别为23.16%、12.01%和1.68%。【结论】 本研究形成的三生耦合优化框架,可以为区域生态安全格局优化提供新思路,进而有效指导相关规划。     

Crystal structure of an N-terminal fragment of the DNA gyrase B protein.

The crystal structure of an N-terminal fragment of the Escherichia coli DNA gyrase B protein, complexed with a nonhydrolysable ATP analogue, has been solved at 2.5 A resolution. It consists of two domains, both containing novel protein folds. The protein fragment forms a dimer, whose N-terminal domains are responsible for ATP binding and hydrolysis. The C-terminal domains form the sides of a 20 A hole through the protein dimer which may play a role in DNA strand passage during the supercoiling reaction.     

Unfolding of C2A Domain of Synaptotagmin I in the Presence of Guanidine Hydrochloride

The C2 domain originally referred to the second of four constant structural motifs in protein kinase C (PKC). Now this domain represents a large structural family sharing a homologous dimensional structure in many proteins that play important roles in many organisms. The C2A domain is one of the two C2 domains of synaptotagmin I involved in the Ca^2 regulation of exocytosis. This domain is mostly composed of β-sheet except for a small fraction of α-helix, and therefore provides an ideal model for a protein folding study. In this report, the unfolding equilibrium of the C2A domain in guanidine hydrochloride (GdnHCI) containing solutions has been studied using ultraviolet (UV) difference spectrum, fluorescence spectrum, size exclusion chromatography (SEC), and circular dichroism (CD) spectrum. The results suggest that unfolding of the C2A domain occurs as a two-state process during GdnHCI titration. By examining the changes of both tertiary structure and secondary structure, no intermediates could be detected during this unfolding study. However, it has been found that the native state of the C2A domain has a large hydrophobic surface. This result suggests that as a fragment of a protein, the C2A domain itself may exist in a state with large hydrophobic surface. This hydrophobic surface may be the molecular basis for interaction between domains in the whole protein.Furthermore, the hydrophobic behavior may play a role during the oligomerization of svnaptotagmin.