福氏志贺菌硫氧还过氧化物酶的晶体生长和初步晶体学研究

过氧化物酶是一类广泛存在于生物体内的抗氧化剂,清除有氧代谢过程中产生的活性氧,对于保护机体内的生物大分子有重要的生物学功能。福氏志贺菌硫氧还过氧化物酶(SF2523)作为过氧化物酶家族的一员,通过清除福氏志贺菌体内的活性氧,在维持其活性和致病性上起重要作用。目前,SF2523的三维结构还没有得到解析,其具体的功能机制也尚不清楚。为了得到SF2523蛋白的三维结构,进而了解具体的功能机制,实验获得均一稳定的可溶蛋白,验证具有体外活性,培养出可用于X射线衍射的蛋白质晶体。在中国科学院高能物理研究所同步辐射收到晶体的衍射数据供结构解析使用。SF2523晶体的属于空间群P2₁2₁2₁,晶胞参数为a = 35.80 ?, b = 50.63 ?, c = 88.52 ?, α = β = γ = 90.00°,每个晶体学不对称单位含有1个蛋白质分子,马修斯系数为2.03 ?₃ /u,溶剂含量为39.56%。     

福氏志贺菌硫氧还过氧化物酶的表达、纯化、活性检测及晶体生长的初步研究

Sf2523蛋白属于硫氧还蛋白过氧化物酶(Prx)家族,在有氧代谢过程中消除活性氧,起到保护生命大分子的重要作用.通过构建原核表达体系,可溶性表达并纯化了Sf2523酶蛋白,并对蛋白进行了过氧化物酶活性检测,证明其依然具有天然活性,酶的核心结构并未发生变化.由分子排阻色谱结果发现,酶蛋白体内和体外聚集状态不同,离体蛋白聚集状态不稳定,趋于二体化.将纯化的单体蛋白即时进行了结晶实验,初筛长出了针状晶体.通过进一步切除标签蛋白进行优化处理,最终得到了均匀的三维单晶.     

提高糖基化的酶蛋白可结晶性研究 *

糖基化修饰是一类重要的翻译后修饰,对蛋白质的表达调控,折叠,分泌和功能等方面发挥着关键作用.酶是由活细胞产生的具有高度特异性和高效催化性的生物催化剂,酶的糖基化修饰对其生物催化特性和稳定性具有重要影响.研究糖基化修饰对酶蛋白的影响机制需要获取糖基化酶蛋白的结构,X-射线晶体衍射学是获得结构信息的重要技术手段,在糖基化酶蛋白的晶体衍射研究中,复杂,多样,不均一的糖基化修饰限制了该类酶的晶体生长,这是影响糖基化的酶蛋白结构解析的关键瓶颈问题.因此,如何提高糖基化的酶蛋白可结晶性是当前蛋白质结构研究的热点和难点.糖苷酶的去糖基处理,糖基转移酶抑制剂的引入和异源表达体系优化等手段都是当前研究领域提高糖基化的酶蛋白可结晶性的重要策略,这些手段可以在避免损害糖基化的酶蛋白稳定性和催化活性的同时提高其均一性.     

提高糖基化的酶蛋白可结晶性研究

糖基化修饰是一类重要的翻译后修饰,对蛋白质的表达调控、折叠、分泌和功能等方面发挥着关键作用。酶是由活细胞产生的具有高度特异性和高效催化性的生物催化剂,酶的糖基化修饰对其生物催化特性和稳定性具有重要影响。研究糖基化修饰对酶蛋白的影响机制需要获取糖基化酶蛋白的结构,X-射线晶体衍射学是获得结构信息的重要技术手段,在糖基化酶蛋白的晶体衍射研究中,复杂、多样、不均一的糖基化修饰限制了该类酶的晶体生长,这是影响糖基化的酶蛋白结构解析的关键瓶颈问题。因此,如何提高糖基化的酶蛋白可结晶性是当前蛋白质结构研究的热点和难点。糖苷酶的去糖基处理、糖基转移酶抑制剂的引入和异源表达体系优化等手段都是当前研究领域提高糖基化的酶蛋白可结晶性的重要策略,这些手段可以在避免损害糖基化的酶蛋白稳定性和催化活性的同时提高其均一性。     

孕烷X受体配体结合结构域蛋白晶体的X线衍射结构解析

目的:利用X线衍射技术解析孕烷X受体(PXR)配体结合结构域(LBD)蛋白晶体的3维结构。方法:对PXR蛋白LBD(130~434氨基酸残基)序列进行密码子优化并化学合成后克隆至pRSFDuet-1表达载体,再将载体导入大肠杆菌BL21(DE3),对PXR-LBD蛋白进行原核表达与分离纯化;采用晶体筛选试剂盒筛选蛋白结晶条件,采用悬滴法获得目标蛋白的晶体;对获得的蛋白晶体进行X线晶体衍射检测,并收集相关数据建立PXR-LBD的三维结构。结果:获得了PXR-LBD的高质量晶体并利用X线衍射解析了该蛋白质晶体的结构数据,使用Phenix.refine软件和COOT软件等对结构进行修正,最终获得了高分辨率的3维结构数据。结论:完成了孕烷X受体配体结合结构域蛋白晶体的X线衍射结构解析,为研究和开发PXR相关药物奠定了基础。     

幽门螺旋杆菌肿瘤坏死因子α诱导蛋白活性分子的构建、结晶及初步晶体学研究

幽门螺旋杆菌中的肿瘤坏死因子α诱导蛋白(Tipα)被鉴定为幽门螺旋杆菌致病感染中的新型致癌因子.Tipα通过NF-κB的激活诱导肿瘤坏死因子α(TNF-α)的大量表达,从而促使宿主的炎症反应以及肿瘤发生、发展的进程.Tipα的同源二聚体为其发挥生物学功能的活性形式,此二聚体以两个单体间N端半胱氨酸形成的二硫键(Cys25-Cys25与Cys27-Cys27)共价连接.Tipα(25-192)的基因克隆至载体pET22b中,并且在大肠杆菌菌株BL21(DE3)中以可溶形式高水平表达.重组蛋白经过Ni2+金属亲和层析、阳离子交换层析和凝胶阻滞层析进行分离纯化.Tipα蛋白样品分别通过悬滴和microbatch的方法进行结晶搜索和优化.母体和硒代晶体分别衍射到2.2和2.6,均属于C2空间群,并且具有相似的晶胞参数.母体晶体的晶胞参数为a=127.01,b=47.57,c=96.5,α=γ=90°,β=127.5°.     

实验性糖尿病大鼠肝过氧化物酶体脂肪酸β-氧化及D-双功能蛋白活性变化的初步研究

为研究过氧化物酶体脂肪酸β-氧化及D-双功能蛋白在糖尿病脂代谢紊乱中所起的作用,分析了链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠肝脏过氧化物酶体数量和过氧化物酶体脂肪酸β-氧化及D-双功能蛋白活性的改变,并用蛋白质印迹检测过氧化氢酶和D-双功能蛋白的表达量.发现糖尿病大鼠肝脏过氧化物酶体增殖,过氧化氢酶蛋白量和酶活性显著增加,过氧化物酶体脂肪酸β-氧化增强,D-双功能蛋白含量和酶活性显著降低,脂酰CoA氧化酶、L-3-羟脂酰CoA脱氢酶活性显著增加.对过氧化物酶体脂肪酸β-氧化增强和D-双功能蛋白活性降低与糖尿病脂代谢紊乱的关系进行了初步探讨.     

核磁共振波谱法在蛋白质三维结构解析中的应用

蛋白质特定的三维结构与其生物功能密切相关,因此,研究蛋白质的三维结构有助于揭示其生物功能机制。将核磁共振（NMR）波谱法应用于研究溶液状态下蛋白质的三维结构,能够更加准确地揭示蛋白质结构与生物功能之间的关系。本文综述了NMR解析蛋白质三维结构的理论和技术方法,以及NMR结合其他生物物理手段,并辅以分子建模计算法研究蛋白质三维结构的研究进展和最新方法,为精准解析蛋白质的三维结构提供思路及策略。     

预测蛋白质可结晶性研究进展

解析蛋白质的三维结构具有重要的生物学意义,更是蛋白质功能研究和理性药物设计的基础。目前解析蛋白质结构最重要的方法是X-射线衍射晶体学解析技术。但是运用该技术解析蛋白质结构的关键是获得高质量的蛋白质晶体。然而,据统计仅有42%的可溶纯化蛋白质能够得到晶体,即不同蛋白质的可结晶性表现不同。由于实验方法验证蛋白质的可结晶性耗时耗力,因此,有研究者运用计算机模拟的方法预测蛋白质的可结晶性,从而节省资源与成本并且提高实验的成功率。本文结合我们的研究工作,介绍了几种目前较为成功的蛋白质可结晶性预测方法及其研究途径。     

重组肺炎链球菌甘油脱氢酶活性及晶体培养的初步分析

甘油脱氢酶能够氧化胞内甘油为代谢活动提供能量,并参与调控与宿主粘附相关细菌蛋白质的表达,是潜在的抗菌药物靶点. 本文利用大肠杆菌BL21原核表达肺炎链球菌甘油脱氢酶,获得大量上清表达的目的蛋白. 再用Ni-NAT亲和层析、DEAE离子交换层析以及Superdex 200分子筛进行纯化. 经数据拟合,证实该酶在溶液中以同源二聚体形式存在. 光谱实验证实该重组表达甘油脱氢酶仍具有氧化甘油生成1, 3-二羟基丙酮的活性. 用Hampton试剂盒初筛晶体及棋盘法优化晶体,在0.1 mol/L Bicine PH 9.6,13% PEG MME 5000,0.2 mol/L KSCN,4% Dioxone条件下,得到了晶型好且有一定衍射能力的单晶,为解析肺炎链球菌甘油脱氢酶的三维结构及研究结构与酶活之间的关系奠定了基础.     

过氧化物酶2-Cys Peroxiredoxins的研究进展

Peroxiredoxins是最近发现的一类过氧化物酶家族,其中的一个亚类2-Cys Peroxiredoxins具有Peroxiredoxins的典型特征,在生物体内分布广泛且含量较多,可占哺乳动物细胞可溶性蛋白的1%,且具有独特的催化活性;此外2-Cys Peroxiredoxins具有抗氧化(清除活性氧)、信号传导和分子伴侣的功能,对生物体正常的生命活动起重要作用.     

乙内酰脲酶及其在氨基酸手性合成中的应用

乙内酰脲水解酶、氨甲酰化酶和乙内酰脲消旋酶构成的酶系能够以5-取代乙内酰脲类化合物为原料合成天然和非天然D-或L-氨基酸,用于各种手性氧基酸的生产。近来的研究重点在分离新酶或提高原酶的活性,包括定向突变、三维结构解析与结构功能关系研究、酶固定化、蛋白融合和构建完整细胞生物催化剂等。     

巨大芽孢杆菌WSH-002丙氨酸脱氢酶066晶体制备及X-射线衍射分析

丙氨酸脱氢酶可逆催化丙氨酸脱氨生成丙酮酸,在氨基酸和酮酸的合成及代谢中至关重要.本研究通过PCR从巨大芽孢杆菌WSH-002中克隆并构建了丙氨酸脱氢酶基因(aldBM066)的原核表达载体,经原核表达后,采用Ni-NTA亲和层析法和阴离子交换色谱法纯化获得蛋白AldBM066,在289 K下以座滴法进行晶体生长条件筛选和制备.通过对蛋白质结晶条件的筛选,最终在蛋白质浓度为15 mg/mL及含有0.1 mol/L 乙酸钠（pH 5.0）和2.4 mol/L甲酸钠的缓冲液中获得了理想的蛋白质晶体,晶体大小约为210 μm×180 μm×150 μm,X-射线衍射数据显示,该蛋白质晶体衍射分辨率为2.88 A,空间群为三方晶系,晶胞参数为a=b=118.71 A,c=150.51 A,α=β=90°,γ=120°,每个不对称单位中含有1个AldBM066单体,马修斯系数为2.62 A3/Da,溶剂含量约为53.02%.衍射数据的成功收集为解析巨大芽孢杆菌WSH-002中丙氨酸脱氢酶的三维结构奠定了前期基础,将有助于阐明以单体存在的丙氨酸脱氢酶的催化机制.     

巨大芽孢杆菌WSH-002丙氨酸脱氢酶066晶体制备及X-射线衍射分析（英文）

丙氨酸脱氢酶可逆催化丙氨酸脱氨生成丙酮酸,在氨基酸和酮酸的合成及代谢中至关重要.本研究通过PCR从巨大芽孢杆菌WSH-002中克隆并构建了丙氨酸脱氢酶基因(aldBM066)的原核表达载体,经原核表达后,采用Ni-NTA亲和层析法和阴离子交换色谱法纯化获得蛋白AldBM066,在289 K下以座滴法进行晶体生长条件筛选和制备.通过对蛋白质结晶条件的筛选,最终在蛋白质浓度为15 mg/mL及含有0.1 mol/L乙酸钠(p H 5.0)和2.4 mol/L甲酸钠的缓冲液中获得了理想的蛋白质晶体,晶体大小约为210μm×180μm×150μm,X-射线衍射数据显示,该蛋白质晶体衍射分辨率为2.88,空间群为三方晶系,晶胞参数为a=b=118.71,c=150.51,α=β=90°,γ=120°,每个不对称单位中含有1个AldBM066单体,马修斯系数为2.623/Da,溶剂含量约为53.02%.衍射数据的成功收集为解析巨大芽孢杆菌WSH-002中丙氨酸脱氢酶的三维结构奠定了前期基础,将有助于阐明以单体存在的丙氨酸脱氢酶的催化机制.     

X射线衍射晶体法解析脱卤酶DehDIV-R结构的研究

R-2-卤代酸脱卤酶能立体选择性水解R-2-卤代酸。解析酶的单晶结构对提高酶的选择性和活性提供了直接的结构指导,是目前酶结构领域研究的前沿。以实验室前期得到的来自假单胞菌ZJU26的R-2-氯丙酸脱卤酶(Deh DIV-R)为研究对象,采用X射线衍射晶体法进行结构解析。采用pp SUMO载体融合表达Deh DIV-R蛋白,依次通过Ni-NTA亲和层析、透析酶切、二次NiNTA亲和层析以及凝胶过滤层析纯化得到单一条带,且均一性好的蛋白。接着对结晶条件进行初筛与优化,得到的最佳结晶条件为0.1mol/L HEPES p H 7,12%PEG 6 000,0.2mol/L Mg Cl2,8mmol/L CHAPS。晶体在上海同步辐射光源BL18U1线站上收集衍射数据,采用分子置换法成功解析获得了分辨率为2.35的Deh DIV-R的晶体结构。Ramachandran图表明98.02%的氨基酸位于最适区,证明了该结构的合理性。Deh DIV-R的纯化、结晶以及结构解析为进一步深入了解其结构和功能奠定了基础。     

植物谷胱甘肽过氧化物酶研究进展

氧化胁迫可诱导植物多种防御酶的产生,其中包括超氧化物歧化酶(SOD,EC1.15.L1)、抗坏血酸过氧化物酶(APX,EC1.11.1.11)、过氧化氢酶(CAT,E.C.1.11.1.6)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPXs,EC1.11.1.9).它们在清除活性氧过程中起着不同的作用.GPXs是动物体内清除氧自由基的主要酶类,但它在植物中的功能报道甚少.最近几年研究表明,植物体内也存在类似于哺乳动物的GPXs家族,并对其功能研究已初见端倪.本文综述了有关GPXs的结构以及植物GPXs功能的研究进展.     

水稻谷胱甘肽过氧化物酶基因OsGPX3 和OsGPX4的分子特性研究

植物谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPX)是清除体内活性氧的一种关键酶,在植物抗逆反应中发挥重要作用.本研究从水稻中克隆到2个GPX基因,分别为OsGPX3和OsGPX4.OsGPX3和OsGPX4分别编码238和234个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量分别是25.84 kD和25.07 kD.两个基因都包含5个内含子,但是两个基因所对应的内含子长度具有较大变异.组织表达谱分析发现这2个基因在根、茎、叶和叶鞘中均表达,是组成型表达基因.在大肠杆菌中表达并纯化了这2个基因的重组蛋白,酶活性分析显示OsGPX3和OsGPX4蛋白对底物H₂O₂、tBOOH和COOH具有较高活性,但是OsGPX3对3种底物的活性均高于OsGPX4,蛋白质酶活性的差异预示着这2个基因可能存在功能上的分化.     

人二氢乳清酸脱氢酶蛋白的表达、纯化及其与新型抑制剂的晶体结构

人二氢乳清酸脱氢酶（human dihydroorotate dehydrogenase, hDHODH）是催化嘧啶从头合成途径的一个关键酶。近年来,多种研究表明,抑制该酶可缓解类风湿性关节炎的症状。但该酶的抑制剂甚少,寻找该酶的高效抑制剂具有重要意义。本研究利用PCR技术扩增hDHODH基因,构建重组质粒pET-19b-hDHODH,并在大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli ) BL21(DE3)中表达,获得可溶性蛋白质。用Ni2+-NTA亲和层析柱对蛋白质进行纯化,获得较高（90%）纯度的hDHODH蛋白,将蛋白质与抑制剂3-(5-乙硫基)-1H-1, 2, 4-三氮唑-3-)苯甲酸和底物DHO混合孵育。用Hampton试剂盒初筛晶体并用棋盘法进行优化,获得晶形完美、衍射能力很强的hDHODH蛋白复合物单晶。用X射线衍射晶体,用CCP4、Coot软件解析结构,获得hDHODH蛋白复合物晶体结构。从解析的结构中可以看出,抑制剂与蛋白质的吻合度非常高,且抑制剂通过亲水的羧基端与蛋白质356位和147位的酪氨酸形成氢键网络。抑制剂的5元环与蛋白质359位的亮氨酸和360位的苏氨酸相互作用,使抑制剂与蛋白质牢固结合。该复合物晶体结构的顺利解析,将为开发新型特异性抗类风湿性关节炎药物提供重要基础。     

Cd、Pb胁迫对烟草叶片中活性氧清除系统的影响

Ｃｄ,Ｐｂ胁迫对烟草叶片活性氧清除系统的影响表明：随着Ｃｄ、Ｐｂ处理浓度的增大,叶绿素含量、叶绿素ａ／ｂ值,ＣＡＴ（过氧化氢酶）活性逐渐减小,ＳＯＤ（超氧化物歧化酶）活性先升后转而下降;ＰＯＤ（过氧化物酶）活性则逐渐增加。对烟草活性氧清除系统的影响。Ｃｄ,Ｐｂ之间存在明显的协合作用。Ｃｄ,Ｐｂ胁迫明显地影响活性氧清除系统,导致烟草叶片活性氧代谢失调和加速叶片的老化。     

制备用于结晶的蛋白质样品

制备高质量蛋白质晶体是通过X射线衍射解析蛋白质分子三维结构的关键环节,是结构生物学领域中的瓶颈问题之一。蛋白质的结晶受多因素控制,其中蛋白质样品自身的质量是影响蛋白质能否结晶及晶体质量好坏的关键因素。我们从蛋白质纯度、可溶性、均一性及表面修饰等方面介绍了如何获得适于结晶的蛋白质样品,以及如何借助相关仪器检测蛋白质样品的质量,预测蛋白质的可结晶性。