血红蛋白为异体（β15Trp→Leu）的功能与结构

目的：用基因工程菌制造血红蛋白为异体（β15Trp→Leu），并测定其生物功能，探讨血红蛋白分子结构与功能的关系。方法：通过对质粒p HE7的DNA分子操作用中性氨基酸Leu取代β15Trp，利用层析分离技术等把血红蛋白变异体从基因工程菌中提取纯化出来，在确定其为目标蛋白质后进行稳定性、亲氧力与协同变构效应能力的测定，并对变异体生物功能特性进行分子结构的分析。结果：血红蛋白为异体（β15Trp→Leu）结构稳定，与正常血红蛋白比较，亲氧力增强，协同变构效应能力下降。结论：β15Trp在血红蛋白分子结构中相当重要，由其与对应的氨基酸所形成的氢键与蛋白分子的生物功能关系密切，该氢键的失去使血红蛋白改变正常功能，亲氧力增强，协同变构效应能力下降。     

广东省异常血红蛋白研究X:一例HbG Taipei的一级结构与功能研究

1986年在暨南大学新生普查中,发现一例电泳迁移率属HbG组的异常血红蛋白。先证者无临床症状。我们用快原子轰击(FAB)质谱枝术测定其变异肽段的氨基酸顺序,确证它是HbG Taipei(α_2β_2~(22)Glu→Gly)。仿Benesch法测定它的氧平衡曲线,发现其氧亲和力与HbA相同,2,3—DPG对它的效应亦正常。     

广东省血红蛋白研究Ⅵ 一例HbG—Coushatta(α_2β_2~(22)Glu→Ata)的结构与功能测定

1984年我校血红蛋白普查中检出一例电泳慢速血红蛋白,绎肽链裂解、指纹分析、氨基酸组份分析和氨基酸顺序测定确定为β链变异。即在β链22位上的GIu被Ala所取代,这是一例HbG—Coushatta(α_2β_2(~(22)Glu→Ala))。按Benesch法测定其氧亲合力,发现它的氧亲合力比HbA的高。穆斯堡尔谱测定表明这一异常Hb的S值比HbA的大,而其△E_Q值却比HbA的小,说明它所含Fe原子的电子结构有变化。本文对这一异常Hb结构与功能的关系以及穆斯堡尔参数变化的可能机理作了简单的讨论。     

鹅去氧胆酸分子裂缝对手性分子的识别性能研究

利用紫外可见光谱差光谱滴定法考察了新型鹅去氧胆酸分子裂缝1~4对D/L氨基酸甲酯的对映选择性识别性能.结果表明,分子裂缝1~4对所考察的氨基酸甲酯均具有识别能力,其对D-氨基酸甲酯的识别优于对L-氨基酸甲酯的识别.受体与底物间的大小、形状匹配,微环境效应等对识别性能均有重要影响.识别作用的主要推动力来自受体与底物之间的互补氢键,受体与底物芳环之间的π-π堆叠作用等非共价键作用力的协同作用.     

广东省异常血红蛋白研究Ⅺ 三例Hb G Honolulu的一级结构与功能研究

用快原子轰击抽谱技术测定3例Hb G Honolulu(α_2~(30Gly→Gln)β_2)的一级结构。经氧平衡曲线测定,发现此异常血红蛋白氧亲和力与Hb A的相同,2,3-DPG对它的效应亦正常。     

β-环糊精及其衍生物对甾类生物化合物的分子识别研究

以酚酞为光谱探针，在25℃采用紫外-可见光谱滴定法，分别测定了β-环糊精（β-CD）、2，3，6-三[氧-（2-羟基丙基）]-β-环糊精（HP-β-CD）及2，3，6-三（甲氧基）-β-环糊精（MO-β-CD）与3种生物胆汁盐分子形成超分子配合物的稳定常数．结果表明，3种甾类生物分子客体与3种环糊精主体之间的键合能力和选择性主要受疏水相互作用和氢键的影响．几种非共价键弱相互作用协同贡献于主-客体的包结配位过程．     

腺嘌呤与氨基酸残基的极化力场

修复酶如何准确地判断碱基位点是目前研究的重要方向.极化力场能真实地模拟生物分子的极化效应.发展腺嘌呤与氨基酸残基的极化力场,对修复酶相应残基和腺嘌呤之间的氢键作用进行研究.将分子的几何结构、电荷及氢键能与高等从头算方法的结果进行对比分析,并以其结果为基准调节模型参数,建立模型.与现有力场结果相比,模型模拟的结果能更准确地描述分子结构和能量,可应用于酶与DNA作用体系的动力学模拟.     

蛋白质-核酸复合物氢键与范德华力作用位点分析

为了深入了解蛋白质-核酸相互作用模式,对复合物结构中氢键/范德华力作用力位点上的氨基酸和核苷酸的偏好性(即相对使用频率)进行了统计分析.结果表明:氢键/范德华力作用位点上对氨基酸的偏好性差异均极其显著,与蛋白质-核酸特异作用密切相关的残基侧链与核苷酸碱基间相互作用力位点对氨基酸类型的选择特异性更高;单链RNA分子与蛋白...     

氨基酸对鲍鱼碱性磷酸酶活力的影响

选用L Ala、L Val、L Leu等15种氨基酸为效应物,研究它们对杂色鲍(Haliotisdiversicolor)碱性磷酸酶(EC.3.1.3.1)催化pNPP水解反应的影响.结果表明:上述这些氨基酸对鲍鱼碱性磷酸酶均有一定程度的抑制作用,抑制程度随着试剂浓度增大而加剧.当浓度为10.0mmol/L时,分别可以使酶活力下降:7.77%、36.75%、22.79%、39.86%、16.16%、19.33%、94.77%、20.19%、17.02%、40.15%、31.08%、17.52%、30.56%、36.77%和12.59%.尤其以L Cys对酶的抑制作用最为显著(抑制率为94.77%),其次是L Ile和L His,它们均能使酶活力下降40%;对酶抑制率在30%以上的氨基酸还有L Val、L Trp、L Phe和L Lys,其它选用的氨基酸对酶的抑制率小于25%.选择对杂色鲍ALP具有较明显的抑制作用的氨基酸L Val、L Ile、L Trp和L Cys等氨基酸为研究对象,研究它们对酶催化pNPP水解反应的抑制作用机理,并测定其抑制常数.结果表明L Cys的抑制作用为混合型效应,其KI和KIS值分别为0.042mmol/L和0.139mmol/L;而L Val、L Ile、L Trp为反竞争性,其KIS分别为9.56、8.55、8.09mmol/L.     

我国特有的三个小型猪品系PGC-1基因外显子8的多态性分析

目的 分析我国特有的三个小型猪品系:巴马小型猪、中国农大小型猪、五指山小型猪过氧化物酶体增殖物激活受体γ协同激活子1基因第8外显子的单核苷酸多态性(SNPs)分布特点,为我国小型猪在糖尿病和代谢性疾病研究中提供基础资料.方法 以三个品系小型猪基因组DNA为模板,应用特异性引物进行PCR扩增,扩增产物纯化测序,进行BLAST比对分析.结果 测序结果表明在小型猪PGC-1基因外显子8有5个单核苷酸多态性位点为:Ala354Val(450C→T),Gly363Gly(478C→T),Arg369Arg(494C→A),Leu570Leu(913G→A),Ser551Ser(1039A→G),其中,只有450位C→T的杂合突变导致了编码氨基酸的改变.结论 小型猪品种不同PGC-1基因外显子8的多态性分布有很大差异.     

无灰添加剂的研究——第五报 反应气相色谱法测活泼氢

烯基丁二酰亚胺型无灰添加剂的清净分散性能可能与其分子形成氢键的能力有关,为了研究分子结构与分散性能的内在联系,为无灰添加剂改质提供依据,有必要建立测定添加剂分子中能形成氢键的活泼氢含量的方法。一般说来,有机化合物中的活泼氢原子是指与氧、氮或硫等原子相联的氢原子,即包括下列常见官能团中的氢:     

丙氨酰胺基硫脲及其阴离子配合物的手性传递

通过改变丙氨酸N端的取代基,设计合成了2种基于丙氨酸残基的酰胺基硫脲衍生物.通过X-射线单晶衍射、核磁共振波谱、吸收光谱和圆二色(CD)光谱等方法研究了2种不同取代基对硫脲分子自身及其阴离子络合物的氢键网络的影响以及由此引起的手性传递能力的不同.实验表明,当丙氨酸N端取代基为N,N-二甲基甘氨酸残基时,其羰基氧能与硫脲基团中的NH以分子内十元环氢键结合,分子呈折叠构象,实现了手性从丙氨酸残基到苯基硫脲基团的传递.阴离子加入后,该分子的硫脲基团与阴离子以双重氢键结合,分子原有的氢键网络发生改变,羰基氧与酰胺氮氢(NH)之间七元环氢键的存在将手性更多的限制于丙氨酸残基部分,手性传递至阴离子结合部位的效率极低.而N端被二甲基取代的硫脲衍生物由于分子内不同的氢键网络而表现出不同的手性传递能力:结合阴离子前,分子本身不具有折叠构象而无手性传递发生,结合阴离子后,新的氢键网络诱导了手性信号的长程传递.     

α-氨基酸-甲醇-水三元体系中分子间的异系焓相互作用

探讨α 氨基酸 -甲醇 -水三元体系中溶质分子间相互作用机理 ,为揭示蛋白质的稳定机理、蛋白质变性的原因和生物大分子与小分子间的相互作用提供溶液热力学依据 .利用 2 2 77热活性检测仪的流动测量系统获得了 2 98.1 5K时甘氨酸、L 丙氨酸、和L 脯氨酸分别与甲醇在水溶液中的混合过程焓变以及各自的稀释焓 ,依据McMillan Mayer理论关联得到异系焓相互作用系数 ,讨论了不同氨基酸与甲醇分子的作用机理 .不同氨基酸与甲醇分子间的焓作用系数的大小主要取决于氨基酸分子结构的差异 ,氨基酸的不同侧基 (非极性或极性 )对焓作用系数有着不同的贡献 ,脯氨酸特殊的五元吡咯环结构对hxy 值有较大的正贡献 .     

核糖核苷酸还原酶研究

核糖核苷酸还原酶广泛存在于各种生物中,是生物体内唯一的催化4种核糖核苷酸还原、生成相应的脱氧核糖核苷酸的酶。该酶是DNA合成和修复的关键酶和限速酶,对细胞的增殖和分化起着调控作用。不同生物中的RR根据其结合的金属辅助因子不同而分类。虽然不同类型RR之间的氨基酸序列相似性很低,但它们有十分相似的三级结构的活性中心和相同的催化功能。RR分子中包含2个变构位点,即酶活性中心和底物特异结合位点。活性中心通过生物有机自由基的作用催化核糖核苷酸还原;底物特异结合位点通过变构作用调控4种dNTPs在细胞内的平衡。因此,该酶不仅是研究DNA合成与修复、细胞增殖与分化及癌症的治疗与抗癌药物开发的重要靶点,同时也是研究酶的结构与功能以及酶的催化机理等的重要工具。本文总结了该酶的种类与分布、结构特征、催化机理及作为抗癌药物开发靶点等方面的研究进展。     

一株嗜蜡嗜胶质基因工程菌ZH20的构建与评价

利用DNA转化法将嗜胶质菌的功能基因转入嗜蜡菌中,成功构建一株嗜蜡、嗜胶质基因工程菌ZH20,分析此菌株的生物特性及高温下对原油的作用。结果表明:ZH20的生长特性与受体菌基本相同,最高耐受温度为75℃,对pH值的适应范围较广(4～10),对盐(NaCl)的最大耐受量为12.5%;基因工程菌ZH20不仅保留受体菌的嗜蜡性能,同时还获得供体菌的嗜胶质性能,能够有效降低原油凝固点和黏度。     

柱芳烃单分子管人工通道构筑及其对手性氨基酸的选择性跨膜输送

该课题通过设计结构精确的分子单体,通过氢键、配位作用及疏溶剂作用和pi-pi堆积作用等为驱动力,构筑多层次的自组装体系,进而探索组装体的功能。2013年度,我们根据计划书要求开展工作,在以下几个方面取得重要进展:(1)设计了一类三角型平面分子,在其周围引入单N-苯基联二吡啶VB+,通过葫芦脲[8]对两个VB单元的强络合作用,在水相中实现了有序蜂窝型超分子有机框架(SOF)结构的自组装。(2)设计了两类刚性四面体分子,分别引入4个紫精和四硫富瓦烯片段,在把紫精还原或把四硫富瓦烯氧化为正离子自由基后,这两类正离子自由基在水相强烈堆积,从而诱导其形成三维网络超分子组装结构。(3)利用氢键控制芳香酰胺线性分子的构象,从而研究其结构-性质关系,并进而利用构象控制开展分子识别与自组装研究。1利用单分子力谱首次研究了驱动形成芳香酰胺螺旋孔状结构的氢键的强度及不同位置氢键强度的差异;2利用手性离子对识别,从并入氢键折叠片段的UPy四氢键组装单体构筑了一类交替堆积的手性超分子聚合物;3设计合成了两个大环分子,引入酰胺和1,2,3-三氮唑片段,通过对二酰胺和三碘客体分子的氢键和卤键结合,研究了分子间氢键和卤键的相对强度;4设计了新的双卟啉和三卟啉主体分子,通过分子内氢键诱导其形成刚性梳型构象,进而用于研究配位作用和堆积作用协同诱导的多组分超分子结构组装。(4)在配位自组装研究方面取得重要进展:1研究了含有氮杂环卡宾-金属键的金属有机大环分子的合成,发现氮杂环卡宾与11族金属(Cu,Ag,Au)可以形成较强的配位键,由此获得了中间桥连基团是不同长度、含有不同吡啶数目的系列金属有机大环分子;2对含有多配位位点的氮杂杯吡啶大环分子进行配位组装及金属簇可控合成的机理进行了深入研究。发现含有多个配位位点的氮杂杯吡啶大环分子可以结合多个金属离子,形成一个分立的组装结构,并且一种大环分子与某种特定金属形成的复合物结构具有很好的稳定性,金属与配体的比例较为固定。(5)利用柱芳烃为骨架,构筑了一类新的自组装单分子纳米管,通过引入由苯丙氨酸构成的肽链,延长了单管长度并引入手性,从而实现了对氨基酸跨膜输送的手性选择性。     

全基因组预测樟疫霉的候选效应分子

为了更好地研究樟疫霉的致病机制及防治方法,笔者基于病原菌效应分子具有的典型特征,利用Signal P、Prot Comp、TMHMM、big-PI Fungal Predictor和Target P等生物信息学预测程序对樟疫霉中328 457条蛋白质序列进行候选效应分子找寻,发现该菌含有3 439个小分子分泌蛋白,同时,对上述蛋白进行冗余性、半胱氨酸数量以及信号肽长度等性质进行分析。结果表明:上述分泌蛋白中存在较多的冗余性蛋白,所占比例为50%以上,并以含有1~10个半胱氨酸、17~26个氨基酸信号肽的分泌蛋白居多。另外,利用卵菌中效应分子所具有的保守基序RXLR,对拥有唯一氨基酸序列的1 549个分泌蛋白进行基序找寻,明确樟疫霉中存在160个候选效应分子。通过上述生物信息学分析方法可实现樟疫霉候选效应分子的预测。     

纤维素酶降解机理的研究进展

纤维素酶在生物炼制过程中具有重要地位,因而十分有必要深度解析酶解作用机理.纤维素是由D-葡萄糖聚合形成的高分子聚合物,它的降解在木质纤维素解聚过程中最为关键,由于其分子结构相当稳定,需要纤维素酶各结构域及组分协同作用,才能将其高效降解为可利用的糖类.本文总结国内外学者对纤维素酶降解机理的最新进展,首先从纤维素酶分子结构与功能的相互作用出发,揭示结构与功能间的互作关系,阐述生物催化分子机制,可为优化酶结构增强酶功能提供理论依据;其次概述纤维素酶降解机理的作用特点,论述酶促协同及其外部环境对纤维素酶活力的重要影响,可为酶解体系优化设计提供借鉴;最后,结合纤维素酶降解机理总结概括了有效降低酶成本的途径.     

猪去氧胆酸与BSA相互作用研究

目的:采用荧光光谱法研究猪去氧胆酸(HDCA)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.方法:根据25℃及37℃温度下HDCA对BSA的荧光猝灭作用,通过Stern-volmer方程和Lineweaver-Burk双倒数方程计算反应的猝灭常数和形成常数以判断荧光猝灭类型,采用双对数方程计算HDCA与BSA的结合常数(KA)和结合位点数(n),最后采用热力学公式计算反应前后焓变和熵变确定两者结合的主要作用力类型.结果:HDCA对BSA的荧光淬灭作用属于静态荧光淬灭.在温度25℃和37℃时,HDCA与BSA的结合常数分别为0.258×106 L·mol-1和0.453×104 L·mol-1,结合位点数分别0.92和0.62.由于热力学参数焓变(ΔH=-258.72 KJ·mol-1)和熵变(ΔS=-0.76 J·mol-1·K-1)均小于零,因此确定HDCA与BSA之间的作用力主要为氢键和范德华力作用.结论:HDCA与BSA通过氢键和范德华力形成复合物,经静态猝灭机制引起BSA内源性荧光猝灭.     

氢键加强引起的链式激发态多质子转移的动力学研究进展

作为自然界中最广泛存在的基本反应过程之一,质子转移(proton transfer,PT)一直是动力学研究中的一个重要话题.而沿着一系列氢键进行的多质子转移过程,更是由于绿色荧光蛋白的发现及广泛应用,成为了近年来的热门课题.我们使用密度泛函理论(DFT)对新兴的链式激发态多质子转移过程进行了系统的理论研究.我们以赵广久与韩克利研究员建立的激发态氢键加强理论为基础,对6-hydroxyquinoline(6HQ)光酸分子及其阳离子形式6HQc的激发态质子转移反应,给出了新的解释及机理:(1)在一个体系中,氢键加强与氢键减弱可能会同时存在,归结其原因,主要取决于激发态分子的电荷再分布;(2)单个或者少数的水分子是很难从酸性分子上夺得质子的,只有当水分子形成更大的团簇(即氢键更多)时,其夺质子能力会大大加强;(3)链式激发态多质子转移(即多质子转移机理)并不单纯的是分步机理或者是协同机理,也有可能是分步与协同相结合的进行,是一种复杂多变的反应.