蛋白质超家族分子进化研究的一种新方法

选取丝氨酸蛋白酶超家族作为研究对象,采用ＳＳＡＰ算法从结构比较的层次上进行蛋白质超家庭分子进行化的研究,分子相同或相似物中酶和功能的演化,鼠类胰鼠白酶突变体结构的聚类关系以及不同抑制对牛β－胰蛋白酶天然结构的影响,探索了结构比较对于蛋白质工程中定点突变改造蛋白质结构与细胞以及蛋白质抑制剂设计等方面的指导作用,基于结构比较的方法是蛋白分子进化的一种新方法。     

一种基于结构域的蛋白质功能分类预测新方法

从已知的蛋白质序列数据出发，预测蛋白质的功能是生物信息学研究的一项重要任务。常见而有效的一种方法是将蛋白质按照其序列特征归并到不同的功能类中去。据此我们应用最大似然估计（MLE）算法，发展了一种以蛋白质结构域组成特征为基础的方法，对蛋白质进行功能分类。我们对酵母（Saccharomyces cerevisiae）基因组用MLE方法和文献中记载的另一种方法进行了预测，并对两种方法进行了比较。结果表明MLE方法预测明显优于文献中记载的另一种方法。MLE方法的特异性达到75.45%，敏感性达到40.26%。这个结果也说明结构域是蛋白质的一个重要特性，它与蛋白质的功能紧密相关。     

水稻中一个25 kD Bowman-Birk蛋白酶抑制剂的表达和抑制活性分析

水稻Bowman-Birk 蛋白酶抑制剂(RBBI)在体外是胰蛋白酶抑制剂, 有的有1 个同源结构域 (8 kD), 有的有2 个同源结构域(16 kD). 本研究发现, 在水稻体内存在带有3 个同源结构域的RBBI(25kD), 而且RBBI 受发育和伤害调控. 体外实验发现, 3:13 二硫键(而不是4:5 二硫键)可抑制胰蛋白酶的活性; 而RBBI3-1 的D3 结构域对胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草芽孢杆菌素没有抑制活性. 突变实验表明, 改变D1 结构域N 端的P1 位点(把Lys 突变为Leu)并不能获得对胰凝乳蛋白酶的抑制活性, 这表明RBBI3-1 的D1 结构域反应回环阻碍了P1 位点获得新的抑制活性; 而对胰凝乳蛋白酶的抑制活性可能还需要其他结构(比如3:13 二硫键)的参与.     

蛋白酶pronase处理动物毒蛇蛇伤的研究

蛇毒中的主要毒性成分是毒蛋白。在给动物注射蛇毒后,朝注射部位注射蛋白酶类,可以把蛇毒的毒性蛋白质水解,以达到治疗蛇伤的目的。我们过去的工作证明,以胰蛋白酶治疗动物蛇伤具有显著疗效。无疑,胰蛋白酶决不是唯一可以用来治疗蛇伤的蛋白酶,为此,我们对其他一些蛋白酶的治疗效果也作了检验。本文报道以蛋白酶pronase处理动物毒蛇蛇伤的实验结果。     

与对称性相关的蛋白质序列-结构关系

蛋白质的氨基酸序列如何编码它的三级结构是一个极具挑战性的问题[1~3].虽然蛋白质的氨基酸序列看起来非常不规则,但它编码的三级结构表现出明显的规则性.例如,许多蛋白质具有对称的三级结构,但它们的氨基酸序列看起来象随机序列.因此人们对蛋白质序列关联性进行了大量的研究[4~8],希望确定蛋白质序列是否是随机的.然而,这些研究给出了相反的结果,一些研究表明蛋白质序列与随机序列不可分,而另外一些研究认为蛋白质序列不是随机的.本文将研究3种小的α类蛋白质结构域.这些是具有对称三级结构的最简单的蛋白质结构域.我们将说明这些结构域的…     

猪胰凝乳蛋白酶与胰蛋白酶的若干种复合物的晶体生长和初步的晶体学研究

胰凝乳蛋白酶和胰蛋白酶的晶体结构是研究得较早、较清楚的蛋白质结晶学成果之一。1970年Stroud等人解出了分辨率为2.7的牛胰蛋白酶的三维结构。1972年Birktoft等人发表了2分辨率的牛胰凝乳蛋白酶的结构数据。1974年Janin等人报道了猪胰蛋白酶的研究成果。这些成果对确定这两种酶的活性中心,探索它们的高效高选择性的催化机理以及关于蛋白质分子的进化等方面的研究起了巨大的推动作用。使人们从分子水平上了解了丝氨酸蛋白酶,为研究酶学理论及分子的进化提供了宝贵的资料。     

通过共转化得到蛋白酶抑制剂II和δ-endotoxin的转基因烟草植株

植物抗虫基因工程近年来取得了较大进展,但是,昆虫对转基因植株B.t.杀虫蛋白产生抗性是一个值得重视的问题.与B.t.δ-endotoxin不同,蛋白酶抑制剂是来自于植物本身的一种蛋白质,它在植物组织中的积累主要有两种:第一种,它作为发育特定阶段的产物,存在于大多数植物的贮存器官中.第二种,在番茄等植物的叶片中,蛋白酶抑制剂Ⅰ和Ⅱ的积累受     

枯草杆菌蛋白酶E的分子置换研究

枯草杆菌蛋白酶是产生于芽孢杆菌的一种碱性蛋白酶。该类酶的肽链折叠方式完全不同于哺乳动物丝氨酸蛋白酶,但两者起催化作用的残基都是一样的,并具有几乎完全相同的空间配置,因而属两类不同的丝氨酸蛋白酶。枯草杆菌蛋白酶的结构和功能受到了深入研究,该酶还具备其它一些开展蛋白质工程研究的有利条件,它还是一种重要工业用酶,大量用作合成洗涤剂中降解蛋白质的组分。因此,国际上许多实验室和研究组对该酶进行了广泛的蛋白质工     

绿豆胰蛋白酶抑制剂及其酶复合物的晶体生长和X-射线晶体学参数测定

绿豆胰蛋白酶抑制剂属于Bowman Birk类抑制剂,MW约8000,有7对二硫键,其一级结构已经测定。它有两个活性区域,活性中心分别为Lys-Set及Arg-Ser,可以以1:2或1:1的克分子比和胰蛋白酶络合。经胃蛋白酶降解后的两个活性片段也已分离提纯。这一切为开展X-射线晶体结构测定提供了有利条件。在以往对绿豆抑制剂及其酶复合物能形成晶体     

尖吻蝮蛇毒碱性出血毒素AaHⅢ晶体结构初步测定

出血毒素广泛存在于很多蛇毒中,它能引起动物的皮下、脑、肾以及心脏等组织的出血和坏死。80年代末以来,随着部分蛇毒出血毒素氨基酸序列的测定和生化性质的深入研究,发现大部分出血毒素都是含锌金属蛋白酶。根据蛇毒金属蛋白酶所包含的从N端到C端的功能结构域的数目,可将其分为4个类型:P-Ⅰ,P-Ⅱ,P-Ⅲ和P-Ⅳ。其中P-Ⅰ型分子量最小,只含蛋白酶结构域,是所有蛇毒含锌金属蛋白酶中共同的催化结构域。蛇毒金属蛋白酶活性区域的氨基酸序列与哺乳动物基底膜金属蛋白酶(Matrix Metalloproteinase,MMP)高度相似,并且与MMP一样能作用于结缔组织的胶原蛋白,对细胞分化和肿瘤生长起着信号传递作用,同属于MMP超家族,是抗肿瘤和关节炎药物设计研究中重要的靶蛋白。同时,出血活性是蛇毒毒害作用的一个重要方面,出血毒素空间结构与功能关系研究将有利于对蛇毒出血活性机理的认识。迄今只有3种蛇毒金属蛋白酶的晶体结构得以测定,蛇毒金属蛋白酶的作用机理,特别是出血作用的分子机制还有待于进一步研究。中国皖南尖吻蝮蛇(Agkistrodon acutus)蛇毒中含有丰富的出血毒素。已有3种出血毒素(AaHⅠ,AaHⅢ,AaHⅣ)得以分离纯化和结晶。其中AaHⅢ分子量为22ku,等电点pI>9.0,具有酪蛋白水解酶活性。在已发现的100多种各类蛇     

蛋白质的谱维数

由于蛋白质的性质和功能与其内部原子的振动、链构象有密切关系,因此人们从振动简正模式分析、分子动力学及Monte Carlo模拟等方面对蛋白质作了大量研究.Wako等人发展了一套计算蛋白质构象能的快速方法,Go等人提出了研究蛋白质低频振动模式的动力学方法,并计算了牛胰蛋白酶抑制剂(BPTI)的简正模式密度分布.我们近年对蛋白质的分形     

小分子蛋白酶抑制剂及多肽毒素的研究回顾

对以往小分子蛋白酶抑制剂及多肽毒素的研究成果作一历史性回顾, 重点介绍了Bowman-Birk家族的绿豆胰蛋白酶抑制剂, 对此抑制剂的Lys活性功能区作了解析. 它是双头抑制剂, 有两个功能区, 用蛋白与基因测序、基因表达、突变、肽段合成等手段证实, 其核心结构是一个由两个相连九元环组成的16肽, 与天然14环肽的向日葵抑制剂极类似. 另一深入研究的抑制剂是27肽的天花粉胰蛋白酶抑制剂, 属于南瓜族, 介绍了该家族的基因序列. 多肽毒素的研究包括蝎毒毒素及芋螺毒素. 本文介绍了多种东亚马氏钳蝎新的钾通道毒素, 有的是钙离子依赖的BK或SK钾通道毒素, 有的是电压门控毒素, 有的具有两个不同的功能区, 阐明了它们的构效关系. 表达的重组蝎氯毒素有望用于恶性胶质瘤的治疗. 芋螺毒素分子量小、序列多变、功能广泛, 有更好的应用前景. 从中国南海16种芋螺中纯化了50个结构新的芋螺毒素, 克隆了134个新基因; 确定了3个新超家族, 命名为V, Y, K超家族; 研究发现, 在某些芋螺毒素一级结构中有新的二硫键骨架和二硫键配对、独特的模板(motif)、氨基酸的D型化等; 分析了A超家族的基因组结构, 在内含子的3′端有一非常保守的序列, 可用作引物克隆更多新的芋螺毒素基因; 阐明了个别芋螺毒素的生理功能.     

让AlphaFold的力量为全世界所用

正2020年12月,我们向世界介绍AlphaFold2及其在预测蛋白质结构方面的超凡能力。当时,评估者认为这是解决困扰科学界50年的重大问题——解析蛋白质三维结构——的最佳工具。2021年7月,我们在《自然》(Nature)刊载了两篇论文,发布了AlphaFold的开源代码,解释这个高度创新的体系是怎么来的;同时,我们还分享包括人体中存在的每一种蛋白质以及常用于科学研究的20种生物体的蛋白质的高质量预测。     

绿豆胰蛋白酶抑制剂与猪胰蛋白酶复合物三方晶体的晶体生长和初步结晶学研究

丝氨酸蛋白酶抑制剂广泛存在于植物、动物组织以及细菌中,尤其在植物的贮藏器官和组织(种子和根茎)中含量较高。按照Laskowski和Kato按抑制药中二硫桥的排布,它们可分成10类。其中Kunitz型抑制剂,Kazal型抑制剂以及链霉素枯草杆菌酶型抑制剂的立体结构均已报道。它们的立体结构以及它们与相应的酶的复合物立体结构的研究加深了人们对蛋白质分子之间相互作用的本质以及酶催化机理的理解。     

锌指结构域序列的进化生成模拟——遗传算法在蛋白质结构研究中的应用

遗传算法(Genetic algorithms, GA)是具有高频率的搜索机制的算法.遗传算法不仅为蛋白质结构研究提供了一种全局自适应搜索算法,使能量最低状态(按热力学假说,蛋白质的天然状态的能量最低)的搜索更加方便,而且为我们提供了一种新的想法和研究思路.通过应用遗传算法对锌指结构域序列进行进化模拟,成功地从随机产生的氨基酸序列中,进化生成了一些潜在的锌指结构域序列,不仅在一定意义上证明了氨基酸序列起源的随机性,而且对遗传算法在大规模解空间的搜索能力进行了测试.     

蛋白质功能基团三维模体及其应用

用一维序列模体和三维结构模体刻画与识别蛋白质功能区是蛋白质功能预测和分子设计中的重要课题。目前三维模体的提取与搜索均以残基为单位进行。特异性有限。鉴于残基的功能基团才是其发挥功能的关键要素,提出以功能基团为单位来表征三维模体（称为功能基团三维模体）,并发展了相应的搜索算法,用于阐释蛋白质功能的结构基础以及预测未知蛋白质的功能。以从胰蛋白酶（ＰＤＢ代码为１ｍｃｔ）中提取的“三联体和氧穴”功能基团三维     

自然信息

在生物体内各种蛋白质中,有一组称为丝氨酸蛋白酶抑制物(serpins)的多肽,其作用始终未能查明。最近,英国医学研究委员会临床和群体细胞遗传学研究室的研究人员Hill和Hastie发现,丝氨酸蛋白酶抑制物是防御入侵寄生物的有效物质。这些抑制物对某些酶(如胰蛋白酶和凝血酶)有抑制作用。每种抑制物都有一个称为反应中心的氨基     

锌指结构域序列的进化生成模拟——遗传算法在蛋白质结构研究中的应用

<正> 遗传算法(Genetic algorithms, GA)是具有高频率的搜索机制的算法.遗传算法不仅为蛋白质结构研究提供了一种全局自适应搜索算法,使能量最低状态(按热力学假说,蛋白质的天然状态的能量最低)的搜索更加方便,而且为我们提供了一种新的想法和研究思路.通过应用遗传算法对锌指结构域序列进行进化模拟,成功地从随机产生的氨基酸序列中,进化生成了一些潜在的锌指结构域序列,不仅在一定意义上证明了氨基酸序列起源的随机性,而且对遗传算法在大规模解空间的搜索能力进行了测试.     

加酶洗衣粉的自述

我叫加酶洗衣粉,是由工人在普通洗衣粉中添加一种酶而制成的。酶是一种生物催化剂,存在于动植物的活细胞内,动植物机体内的合成、消化等反应由于酶的参加而能顺利进行。洗衣粉中加的碱性蛋白酶是含有数百个氨基酸分子,并具有三向立体结构的活性蛋白质。它本身并不能去污,但它能将污垢中的不溶性蛋白质分解成可溶性氨基酸,使污垢松动,易于与衣物脱离洗净。正是由于这种酶的加入,使我产生了普通洗衣粉所不具备的去污能力,同时在使用中也有了特殊要求。     

中国皖南尖吻蝮蛇毒出血毒素Ⅲ初步晶体学研究

1 引言 出血毒素是广泛存在于很多蛇毒中的一种蛋白质,它能引起动物的局部组织出血和坏死,严重的可导致死亡。迄今发现的几乎所有出血毒素均为含锌金属蛋白酶,其氨基酸序列具有较高保守性。目前发现的许多蛇毒出血毒素能水解结缔组织基底膜上的蛋白,因此它们可作为关节炎和肿瘤治疗的靶蛋白。根据其分子量,出血毒素可分为3种类型:低分子量(20～30ku)、中分子量(30～60ku)和高分子量(60～90ku)。最近,两种蛇毒金属蛋白酶:来源于东部响尾蛇无出血活性的AdamalysinⅡ和来源于西部响尾蛇的出血毒素Atrolysin C的晶体结构已得到解析。虽然它们在出血活性表现上有较大差异,但它们的空间结构非常相似。目前的研究结果尚未对出血作用的机理作出空间结构上的解释。