光谱在生物学研究中的应用

最近几十年有关光学和振动光谱在生物大分子结构解析理论和应用方面的研究有较快进展.利用光谱、特别是振动光谱来研究生物大分子形貌和动态,如:蛋白质折叠及相关问题是当今生物物理和生物化学领域关注的热点话题.该文介绍光谱包括拉曼、红外光谱在这些领域的应用和发展,结合作者自己研究实际,介绍生物光谱一般的理论,并列举一些实例,探讨生物光谱在研究多肽-蛋白质无序折叠、蛋白酶的功能-结构关系,以及辐射生物学中离子辐射对蛋白质和DNA及组分损伤反应等方面的应用.     

清华大学饶子和教授新增选为中国科学院生物学部院士

饶子和教授是分子生物物理与结构生物学家,1950年9月出生于江苏省南京市,1977年毕业于中国科技大学,1982年获中科院研究生院硕士学位,1989年获得墨尔本大学博士学位。现任清华大学教授,中科院生物物理所所长、学术委员会主任,生物大分子国家重点实验室主任。 饶子和教授主要从事与重大疾病或重要生理功能相关的蛋白质三维结构、功能以及蛋白质工程与创新     

分子生物物理：一个迅速发展的学科领域

分子生物物理是介于分子生物学、生物化学和生物物理学之间的边缘性学科,其中心内容是在三维水平研究生物大分子的结构及其与生物功能的关系。尽管生命现象绚丽多彩,生命机体千差万别,但它们具有共同的物质基础——以蛋白质(包括酶)和核酸为主要内容的生物大分子。现在知道,与非生命物质比较,以蛋白质和核酸为代表的生物大分子在结构上的一个重要特点,就是其特定的三维结构(空间结构)对其功能具有极大     

遗传物质稳定性的辩证理解--谈DNA的稳定性与可变性

DNA在生物界中,堪称生物大分子中最重要者,主宰一切生物体维持其生命的各种机能的正常运行及每个物种一代一代繁衍于世,其结构是相对稳定的.     

大豆蛋白质纤维(华康)聚集态结构

对大豆蛋白质纤维(华康），聚集态结构进行了研究，认为聚乙烯大分子呈平面锯齿形构象，而大豆蛋白大分子在纺丝前的处理过程中已经变性，由α-螺旋转变为直线形的β-链构象，并共同砌入纤维；由于两组分大分子均带有较多的极性基团。在大分子之间可能形成多种键合，同时大豆蛋白质纤维（华康）成纤后，进行的缩醛化处理在两组分大分子之间形成了化学交联。因此。可以认为大豆蛋白质纤维（华康）的聚集态结构是以直链形大分子网状结构为主体的聚集态结构。X-射线衍射图表明，大豆蛋白质纤维（华康）大分子的结晶能力较弱。二维空间排列有序的向列结晶能力较强。     

生物大分子纯化系统的应用与管理

生物大分子纯化系统是一类利用色谱技术,对各种生物大分子进行分离纯化的自动化运行系统。该文阐述了凝胶色谱柱的种类、生物大分子的分离纯化方法、纯化工艺中不同色谱技术的衔接及如何依据蛋白质等生物大分子的理化性质合理设计色谱方案、生物大分子纯化系统的维护与保养,并简要概述了生物大分子纯化系统在生命科学研究中的应用。     

原核生物中心法则形成过程的逻辑分析

对生命早期原核细胞内遗传信息传递法则的形成过程进行推演是一项值得探索的工作. 基于地球诞生初期所可能存在的理化条件及演化,提出了生物小分子产生的化学必然性以及籍此促使生物大分子产生并呈现生命端倪的逻辑必然性. 在提出不同原始反应之间维持相对平衡观点的基础上,分析了产生结构相对稳定、对体系危害程度小的生物大分子以及大分子聚集体的成因及重要意义,阐释了囊泡（类细胞结构）的形成机制与意义;基于模板反应,提出了“软模板”（即mRNA）与“硬合成装置”（即核糖体）进行蛋白质合成时的相互筛选（即柔-刚对接模型）以及多种RNA参与蛋白质生物合成的成因,籍此提出了囊泡内因长期演化所导致的“弱遗传关系”的模型. 同时,也从逻辑学的视角分析了DNA与RNA形成先后的问题、蛋白质与核酸形成先后问题、病毒进化与细胞进化之关系等关乎生命起源与进化的重要科学问题. 最后,对生命起源的逻辑、生命现象的重新定义等问题进行了讨论.      

解读2002年诺贝尔奖

化学奖所有生物都含有包括DNA和蛋白质在内的生物大分子，“看清”它们的真面目曾经是科学家的梦想。如今这一梦想已成为现实。2002年诺贝尔化学奖表彰的就是这一领域的两项成果。这两项成果一项是美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一“发明了对生物大分子的质谱分析法”，他们两人将共享2002年诺贝尔化学奖一半的奖金；另一项是瑞士科学家库尔特维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”，他将获得2002年诺贝尔化学奖一半的奖金。质谱分析法是化学领域中非常重要的一种分析方法。它通过测定分子质量…     

DNA-蛋白质交联在甲醛遗传毒性研究中的进展

甲醛广泛应用于工商业各个领域。DNA-蛋白质交联（DNA．protein Cross-links，DPC）是环境理化因素对生物大分子物质的一种重要遗传损害。众多学者就DPC作为甲醛暴露和效应的生物标志物进行了研究。综述了甲醛暴露形成DPC的部位、机制、检测方法、意义及新进展。     

洋葱染色体螺旋与放射环结构的电镜观察

染色体经DNA特异染色后,观察到其最高层次结构是螺旋的,而次级结构存在着放射环结构,即由直径为25～30nm的DNA纤丝放射状折叠排列成约250nm左右的染色单体丝;染色单体丝进一步螺旋形成中期染色体结构。这些观察结果和染色体的螺旋与放射环共存模型非常相似。这个模型应更接近于洋葱染色体真实结构。     

斜顶菌(Clitopiluscaespitosuspk.)多糖构象的比较研究——分子量大小,支链长短对构象的影响

川刚果红复合物法及旋光法,比较分析了五种一级结构有所差异的斜项菌多糖水溶液中的构象情况。结果表明,溶液中构象特征及构象稳定性与其一级结构主要有三方面的依赖关系:一是分枝结构(分枝率、分枝长短、分枝点比例等)的比例高、则形成三股螺旋的能力与稳定性较低;二是在基本结构相同时,随主链的增长(分子量增加)形成三股螺旋的能力增加,三股螺旋的稳定性亦增加。分子量小到一定程度(w～0.9万)亦即糖链残基数少于60,即不能形成三股螺旋。三是主链中糖苷键连接方式的影响。生物大分子,如蛋白质、核酸等都有复杂的空间结构,而且这些空间结构是建立在一级结构的基础上的。对于多糖这种生物大分子化合物空间结构及其与一级结构的关系,国内外研究尚不多。近年来关于β1→3萄聚糖的空间结构已有不少报道,如 Lintain Sohizophyllan Sclorogluoan Diotyophora indusiata萄聚糖斜顶菌多糖等,这些多糖无论线性还是具有分枝的结构,都具有三股螺旋的空间结构,且其与刚果红所成复合物,及其旋光特征均有些特殊规律,这些规律可做为评价这类多糖构象特征的指标。我们以斜顶菌中提取、分离、制备的五种多糖为材料,试以刚果红与多糖形成复合物为指标,结合旋光性变化等较简单方法,进行了比较分析,从其一级结构与空间结构的关系上得到一些结果。     

4种植物多酚对生物大分子的保护作用

为了研究多酚类化合物对生物大分子氧化损伤的保护作用,采用MDA测定、SDSPAGE、琼脂糖电泳,检测了4种多酚对由自由基引起的脂质过氧化、蛋白质氧化降解、DNA断裂的保护作用.结果表明:槲皮素在抑制脂质过氧化中作用最突出,在保护蛋白质氧化降解中香草醛作用最强;芦丁在保护DNA的氧化性损伤中最有效.说明4种化合物在不同的抗氧化体系中有不同的活性.     

RNA-蛋白质复合物结构预测研究进展

RNA-蛋白质复合物是生命体中参与细胞活动的重要生物大分子,相关复合物三级结构的测定对理解细胞活动过程和相关疾病的治疗有重要帮助.然而,实验测定RNA-蛋白质复合物分子结构需要大量的时间和财力,高分辨率的复合物结构测定依然面临重大挑战. RNA-蛋白质复合物结构预测是目前软物质物理和生物物理学领域最具挑战性和影响力的研究方向之一.本文首先综述了RNA-蛋白质复合物结构预测的研究进展与挑战,随后讨论了如何优化复合物结构采样和结构评估,最后对如何利用生物分子大数据和深度学习模型进一步优化RNA-蛋白质复合物预测方法做了展望.     

雄性特异性噬菌体

雄性特异性噬菌体可分为DNA型和RNA型两大类。DNA型噬菌体粒体为细长丝状,衣壳由管状疏水蛋白质和导向蛋白质构成。疏水蛋白属于α—螺旋结构。病毒衣壳包被着一个共价闭合的单股环状DNA分子,分子量约为1.5——2×10~6道尔顿。所有RNA噬菌体都是雄性特异性的,病毒粒体为正二十面体。RNA噬菌体只含三个基因,只能编码三个可识别的蛋白质。它们的基因组及其三种蛋白质的一级结构都已测定清楚。RNA基因组作为模板,既能控制复制,又可起mRNA的作用,以指导翻译,在发育过程中呈现出特有的独特性。     

偶氮苯光开关在生物大分子中的应用

在相应结合策略的驱动下,偶氮苯以光开关分子的形式在各类生物大分子中得到了深度应用,特别是在多肽与蛋白质的结构与活性变化、核酸调控,以及脂类、多糖复合物的研究上具有独特价值.从近年来所报道的偶氮苯光开关设计出发对其在生物大分子中的应用做了分类综述,总结了偶氮苯光开关当前的发展现状.     

粗粒化模拟研究核糖体30S小亚基的组装动力学（英文）

核糖体是一种生物大分子复合物，它负责蛋白质的生物合成。在大肠杆菌（E. coli）中，完整的核糖体由30S小亚基和50S大亚基组成。大约半个世纪以来，30S小亚基一直是研究核糖体体外组装的关键模型系统，并提出了其组装图谱。然而，该RNA-蛋白质复合物动态组装过程中很多的结构细节仍然未知。本文按照30S小亚基组装图谱的顺序进行了一系列粗粒化模拟，以研究其组装过程中的构象动力学。我们发现，裸露的16S rRNA三级结构非常不稳定，即使与早期组装蛋白结合后仍然会出现类似情况。中期组装蛋白可以显著限制16S rRNA的柔性，并使后者接近于天然结构。晚期组装蛋白的最终结合使16S rRNA完全获得其功能运动。特别地，我们发现蛋白S9和S3对30S小亚基的组装可能比其他核糖体蛋白有更重要的贡献。如果已知组装图谱，我们的粗粒化模拟策略可以广泛应用于研究生物大分子复合物的组装动力学。     

生物分子介电常数计算初探

目前已知的部分生物大分子的介电常数基本都是由实验加以测定的。本文对DNA等生物分子的介电常数进行了理论计算。得出与实验结果较为接近的结论。且较园满地介释了DNA分子在生物体内的功能     

生物质谱的研究及其应用

发展生物质谱是为解决生命科学中有关生物物质分析问题,主要借助软电离质谱技术对生物大分子如蛋白质、核酸和多糖等进行结构分析.生物质谱已成为质谱学中最活跃的研究领域,推动了质谱分析理论和技术的发展.笔者简要介绍了生物质谱的发展,重点讨论因"发明了对生物大分子的质谱分析法"而荣获2002年诺贝尔化学奖金一半的美国科学家约翰.芬恩教授(John B.Fenn)和日本科学家田中耕一工程师(Koichi Tanaka)分别研发的电喷雾电离质谱(ESI-MS)和基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS),特别阐述它们应用于蛋白质、核酸和糖结构分析及基因组学、蛋白质组学、糖组学等生物组学和化学组学中.     

生物分子介电常数计算初探

目前已知的部分生物大分子的介电常数基本都是由实验加以测定的。本文对DNA等生物分子的介电常数进行了理论计算。得出与实验结果较为接近的结论。且较园满地介释了DNA分子在生物体内的功能     

环糊精水解酶cds1-3底物通道氨基酸的定点突变研究

本研究对具有大分子水解能力的环糊精水解酶cds1-3的蛋白结构进行分析,选取底物通道相关氨基酸进行定点突变。通过比较突变酶和野生酶的功能差异,定位决定cds1-3特殊功能的氨基酸。采用sybyl 1.2进行蛋白质底物结合分析,选取和多聚体形成、底物结合以及底物通道相关的氨基酸Glu66、Pro48、Phe289为突变位点,反向PCR构建pSE380/E66G、pSE380/P48H、pSE380/F289A表达质粒并进行表达,获得酶活突变体并与原始酶进行底物特异性比较分析。其结果显示,突变酶E66G降解大分子底物木薯淀粉和支链淀粉的相对酶活力分别提高26.96%和23.15%,而对小分子底物普鲁兰糖的水解能力下降13.14%。因此,cds1-3是一个能水解大分子底物的特殊环糊精水解酶,氨基酸Glu66是cds1-3水解大分子支链淀粉的关键氨基酸之一。