Protein Subcellular Localization Prediction and Genomic Polymorphism Analysis of the SARS Coronavirus

Introduction In March 2003, a novel coronavirus (CoV) was dis-covered in association with the outbreak of severe acute respiratory syndrome (SARS)[1-3]. The complete genome sequence of several SARS-CoV isolates was soon determined and characterized[4,5]. Comparison of variant SARS-CoV genome sequences has identified certain genetic signatures that can be used to trace sources of infection[6]. Vaccines are now being devel-oped and molecular modeling has suggested that modi-fied rhinovir…     

Protein Subcellular Localization Prediction and Genomic Polymorphism Analysis of the SARS Coronaviru

The cause of severe acute respiratory syndrome (SARS) has been identified as a new coronavirus (CoV). Several sequences of the complete genome of SARS-CoV have been determined. The subcellular localization (SubLocation) of annotated open-reading frames of the SARS-CoV genome was predicted using a support vector machine. Several gene products were predicted to locate in the Golgi body and cell nucleus. The SubLocation information was combined with predicted transmembrane information to develop a model of the viral life cycle. The results show that this information can be used to predict the functions of genes and even the virus pathogenesis. In addition, the entire SARS viral genome sequences currentlyav ailable in GenBank were compared to identify the sequence variations among different isolates. Some variations in the Hong Kong strains may be related to the special clinical manifestations and provide clues for understanding the relationship between gene functions and evolution. These variations reflect the evolution of the SARS virus in human populations and may help development of a vaccine.     

人类基因中同义密码子的偏好与密码子-反密码子间的结合强度密切相关吗?

分析了78个人类基因（19967个密码子）中同义密码子的偏好使用情况,计算了同义密码子的相对使用度和各种二核苷酸在密码子2,3位和3,4位的相对出现频率,同时计算了密码子－－反密码子碱基以Watson-Crick配对时的堆积能,结果显示人类基因对同义密码子的选择以所有密码子家族中都呈现明显一致的偏好;即偏好使用密码子－反密码子结合作用强的密码子,恰好是以C结尾的密码子,避免使用结合作用中度的密码子,依据结果和数据分析,推测人类基因对密码子的选择除了受基因组结构中isochore和genome sigature的影响外,还和密码子－反密码子结合强度密切相关,这些因素共同作用于人类基因,从而在所有密码子家族中都呈现出对同义密码子明显一致的偏好现象。     

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.     

SARS-CoV蛋白质组的生物信息学及其进化关系

一种新的冠状病毒 SARS-CoV是引起严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome, SARS)的病原体. 对由SARS病毒全基因组序列推导出的所有蛋白质逐一进行分子量、等电点、分子消光系数等物理化学性质计算, 以及跨膜区和亚细胞定位预测, 辅以保守序列家族数据库搜索, 预测SARS-CoV功能未知蛋白质的功能. 同时, 通过SARS-CoV与其他冠状病毒蛋白质同源序列比较和进化距离计算, 分析SARS病毒的分类地位以及与其他冠状病毒的进化关系. 结果表明, 尽管SARS病毒是不同于其他3组冠状病毒的一种全新冠状病毒, 但在进化关系上更靠近牛冠状病毒BoCoV和鼠肝炎病毒MHV. 为实验测定SARS病毒蛋白质组以及抗SARS疫苗研制提供了参考和帮助.     

翻译过程中mRNA的拓扑形态及其链构象分析

对mRNA发夹结构和单链结构的理论模型构建，以及基于对X射线晶体衍射和NMR实验数据的模拟研究显示，在翻译过程中，核糖体上mRNA解析叠后的单链拓扑形态，与mRNA本身的发夹结构密切相关，均呈现为不同程度的螺旋与卷曲相间的构象。通过包括翻译速度在内的调节作用，这种构象可能会影响到新生肽链的折叠。     

CCR5膜外二硫键Cys20-Cys269对其构象完整性以及功能行使起关键作用

人类化学趋化因子受体CCR5是HIV-1病毒进入人体细胞的主要辅助受体。实验表明,CCR5分子的N末端区域对化学趋化因子结合以及HIV病毒入侵起关键作用。用同源模建的方法构建CCR5结构模型,并对该模型的胞外结构域进行了1ns高温分子动力学和200ps常温分子动力学模拟。结果表明,CCR5的胞外结构域整体上表现为一个包装紧密的球形构象,二硫键Cys20-Cys269对这一构象的形成以及N末端区域的空间取向起关键作用,同时,二硫键的存在使N末端1-19区域定位在胞外结构域的顶部,并增加N末端构象柔性,使其有机会伸展到胞外空间去。根据这一结果和现有的实验证据,提出了HIV-CCR5两步结合机制。