Molecular replacement studies on crystal structure of allophycocyanin from red algaePorphyra yezoensis

Using the crystal structure of allophycocyanin from cyanobacterium Spirulina platensis (APC-SP) as a search model, the crystal structure of allophycocyanin from red algae Porphyra yezoensis (APC-PY) has been studied by molecular replacement methods. The APC-PY crystals (Form 3) belong to the space group of R32, cell dimensions a = b = 10.53 nm, c = 18.94 nm, α =β = 90°, γ= 120°; there is one αβ monomer in each crystallographic asymmetric unit in the cell. The translation function search gave a unique peak with a correlation coefficient (Cc) of 67.0% and an R-factor of 36.1 % for reflection data from 1.0 to 0.4 nm. Using the results by molecular replacement, the initial model of APC-PY was built, and the coincidence of the chromophore in APC-PY initial model with its 2Fo-FC OMIT map further confirms the results by molecular replacement.     

B链N端去二肽(B1～2)C端去五肽(B26～30)胰岛素晶体结构的分子置换法研究

以B链羧端去五肽胰岛素(DPI)结构为模型,应用分子置换法对B链N端去二肽(B1～2)C端去五肽(B26～30)胰岛素(DesB1～2DPI)晶体结构进行了研究.DesB1～2DPI晶体单位晶胞中每个结晶学不对称单位包含1个DesB1～2DPI分子.交叉旋转函数和平移函数搜索均找到了明显突出的峰,确定了DesB1～2DPI分子在晶胞中的取向和位置.进一步的三维模型重建和结构精化结果巩固了DesB1～2DPI的分子置换法研究的正确性.     

B-藻红蛋白和R-藻红蛋白γ亚基的分离、特性及其在分子中的空间位置分析

紫球藻 (Porphyridiumcruentum)B 藻红蛋白和多管藻 (Polysiphoniaurceo lata)R -藻红蛋白经蛋白酶K部分酶切消化后 ,分离得到近似天然态的γ亚基 ,并且对它的光谱特性以及在藻红蛋白分子中的空间位置进行了研究 .酶解动力学分析表明γ亚基位于R- 藻红蛋白和B -藻红蛋白六聚体 (αβ) ₆的中央空洞中 .分离的γ亚基上藻红胆素的吸收峰位于 5 89nm ,荧光发射峰位于 6 2 0nm ,与藻蓝蛋白的吸收峰重叠 ,有助于藻胆体中藻红蛋白与藻蓝蛋白分子间高效能量传递 .     

R─藻红蛋白三维结构研究

藻类的捕光系统是由棒状的藻胆体构成的,藻胆体又是由藻红蛋白、藻蓝蛋白和变藻蓝蛋白组成的。光能从藻红蛋白传递到藻蓝蛋白,再传递到变藻蓝蛋白,最后传递到光反应中心,其传递效率接近100％。R─藻红蛋白是藻红蛋白的一种;它是多亚基,超大分子量的蛋白色素复合物。为了阐明光能传递的机理,我们使用X─射线晶体学的方法,对取自多管藻的R─藻红蛋白的三维结构进行了长期的研究并取得了一系列进展。首先,我们使用多对同晶置换法获得了R─藻红蛋白5A分辨率的结构,随后经过努力又获得了R─藻红蛋白2．8A中分辨率和1．9A高分辨率的结构,并首次解析了藻尿胆素的三维结构。我们通过对R─藻红蛋白三维结构的详细分析,对光能传递中的一些重要问题提出了自己的看法。该结构为我国有关藻类捕光蛋白的系列研究和光合作用机制研究打下了非常重要的基础。     

龙虾D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶四方晶型结构

用座滴汽相扩散法培养出龙虾(Palinurus versicolor)D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶(holo-GAPDH)的四方型晶体,空间群为P4212,晶胞参数为a=15.49nm,c=8.03nm,不对称单位含两个亚基.应用分子置换法测定了0.34nm分辨率晶体结构.最后的晶体学Rfree和R因子分别为0.274和0.262,与标准键长和键角的均方根偏差分别为0.002nm和2.33°.不对称单位的两个亚基不仅三维结构相似而且平均温度因子也接近,这一结果说明以前报道的C2晶型中亚基平均温度因子的显著差别很可能是由于两个亚基处于不同的晶体学环境引起的,进一步支持了holo-GAPDH分子具有良好的222对称性.     

马氏钳蝎酸性神经毒素(Bmk M8)0.25nm分辨率晶体结构测定

马氏钳蝎中一种酸性弱神经毒素BmK M8的晶体结构测定.BmK M8的X射线衍射数据用面探测器收集,利用碱性蝎神经毒素AaHⅡ的晶体结构作初始模型,取1.5～0.35nm范围的强度数据,应用分子置换法,经交叉旋转函数,PC-refinement和平移函数的计算,确定了BmK M8分子在晶胞中的正确取向和位置,建立初始模型.从该模型提供的初始位相出发,得到了BmK M8晶体的初始相角,采用立体化学制约的最小二乘修正技术在0.8～0.25nm分辨率范围内进行了结构精化.修正结果,最后的晶体学 R因子为0.171,键长标准偏差为 0.0019nm,键角标准偏差为2239°.BmK M8分子由1段两圈半a螺旋(由19～28位氨基酸组成)和3段反平行的β折叠(由2～4,32～37,45～51位氨基酸组成)构成三维折叠的核心,由此核心向外伸出3个Loop区.描述了BmK系列之一的BmK M8分子的肽链折叠特征,辨识出可能存在于所有蝎毒素中的共同的结构模块(Motif),并讨论了保守的芳香残基和荷电残基的空问分布特征及其与毒性的可能关系.这是首次报道一种酸性神经毒素的晶体结构.     

铜离子对钝顶螺旋藻完整细胞中光系统Ⅱ活性和藻胆体能量传递的影响

Cu2 抑制钝顶螺旋藻 ( Spirulina platensis)完整细胞中电子传递活性 ( H2 O→ MV) ,并抑制 PS 的放氧活性。低浓度的 Cu2 处理 ,使钝顶螺旋藻细胞中藻蓝蛋白荧光发射峰位置蓝移、发射强度改变 ,表明藻胆体中能量传递发生了变化。Cu2 处理纯化的藻蓝蛋白 ,使其在长波区 ( 61 6— 62 0 nm)吸收减小、荧光发射峰蓝移 ( 64 7nm→ 64 3nm) ;而变藻蓝蛋白不受影响 ,说明 Cu2 选择性作用于藻蓝蛋白。     

柱孢鱼腥藻的藻蓝蛋白亚基和F_(678)色素蛋白

柱孢鱼腥藻的藻蓝蛋白包含有两个亚基。β亚基具有578nm吸收峰和600nm荧光发射峰,分子量19.80±0.40KD,可表明β亚基仅有一个载色团。α亚基具有578nm和630nm吸收峰及645nm的荧光发射峰,分子量17.35±0.38,α亚基可能有两个载色团。别藻蓝蛋白有635nm和650nm吸收蜂及664nm的荧光发射峰。具藻胆体的类囊体膜从高盐浓度缓冲液移至低盐浓度缓冲液时表现678nm荧光发射峰,可能柱孢鱼腥藻存在的F_(678)色素蛋白相当于GLazer(1975)的别藻蓝蛋白B。     

具尾蓝隐藻(Chroomonas caudata Geitler)研究──Ⅱ.藻蓝蛋白(Phycocyanin)的初步分析

初步分析了具尾蓝隐藻(Chroomonas caudata Geitler)的藻蓝蛋白,其吸收光谱为一双峰曲线,两个吸收峰分别为590nm和640nm。按A.N.Glazer等关于隐藻藻蓝蛋白分型的意见,具尾蓝隐藻的藻蓝蛋白属于Ⅱ型PC－645。     

响应面法优化螺旋藻藻蓝蛋白的超声波提取工艺

利用超声波破壁技术提取螺旋藻中的藻蓝蛋白,采用响应曲面法对工艺条件进行优化,模型决定系数(R2=99.95%)表明模型的拟合性好,得到的最佳工艺条件为:液料比为21 mL/g,超声波功率为640W,超声时间为14min。此条件下藻蓝蛋白的得率为10.76%,与模型预测值10.77%相近。对超声波提取法、冻融法、恒温浸提法进行比较研究,藻蓝蛋白的得率分别为10.76%、7.89%、6.57%,得知超声波提取法用时短、藻蓝蛋白得率高。     

富硒螺旋藻中含硒藻蓝蛋白的纯化、结晶及初步晶体学研究

从富硒螺旋藻中提取含硒藻蓝蛋白,经凝胶色谱和离子交换色谱纯化,应用悬滴气相扩散法,采用(NH4)2SO4和PEG4000作沉淀剂,获得了该蛋白质晶体的两种晶型.晶型Ⅰ属于单斜晶系,晶胞参数a=10.80 nm,b=11.70 nm,c=18.40 nm,β=90.2°,晶体空间群属于P21.单位晶胞中每个晶体学不对称单位含12个(αβ)单体,晶体衍射的最高分辨率达0.28 nm.晶型Ⅱ为六方晶系,晶胞参数为a=b=15.5 nm,c=4.03 nm,晶体空间群属于P63.晶体衍射的最高分辨率达0.28 nm.单位晶胞中每个晶体学不对称单位含1个(αβ)单体.对分子在晶体中的可能堆积方式进行了讨论.     

7号淀粉酶链霉菌M1033菌株木糖异构酶晶体结构研究

7号淀粉酶链霉菌M1033菌株木糖异构酶(SDXyI).19nm分辨率晶体结构已经解出.晶体空间群为I222,晶胞参数为a=9.884nm,b=9.393nm,c=8.798nm.参考锈赤链霉菌木糖异构酶(SRXyI)的晶体结构模型,通过分析晶体密堆积关系和晶体学R因子搜索,获得了SDXyI晶体结构的初始模型.采用PROLSQ软件包使用0.60～0.19nm分辨率衍射数据对模型进行了修正.最终模型的晶体学R因子为0.177,键长键角均方根偏差分别为0.0019nm和2.1°.与SRXyI相比较,SDXyI整体构象未发生明显变化,活性中心构象有显著差异.     

别藻蓝蛋白藻蓝胆素发色团分子构象研究

主要研究了蓝绿藻污棕席藻(Phormidium luridum)别藻蓝蛋白在不同 pH值条件下的吸收光谱和共振拉曼光谱.发现低聚化的结果导致了三聚体别藻蓝蛋白 650nm 特征吸收峰的消失和一些共振拉曼带强度和位置的移动.结果表明在低 pH 值作用下的低聚化的别藻蓝蛋白中藻蓝胆素发色团分子的构象和自由胆素分子类似,比三聚体的别藻蓝蛋白的发色团分子更趋于卷曲,折叠的构象态.而三聚体的别藻蓝蛋白,主要的拉曼带 1645cm^-1是其发色团分子构象处于更线性延展的标志,其光谱行为和吸收光谱 A_vis/A_uv所表征的发色团分子构象的结果相一致.     

蓝藻(A.variabilis)藻胆体核结构与功能的研究II.变藻蓝蛋白六聚体内能量传递过程的物理机制

以变藻蓝蛋白的晶体结构和光谱性质为基础,利用密度矩阵理论对变藻蓝蛋白六聚体内的激发能传递物理机制进行分析,并利用时间分辨荧光光谱技术对其能量传递途径进行实时探测。结果表明：在变藻蓝蛋白六聚体内,色素对（毗邻单体上的色素αｉ８４βｊ８４,其中ｊ＝ｉ±１,和β＊ＬＣＭ４２）内的能量传递服从激子偶极－偶极相互作用机制;而色素对之间的能量传递机制则为Ｆｒｓｔｅｒ偶极－偶极相互作用机制,并且其能量传递途径分为两类：（１）．两个变藻蓝蛋白三聚体之间色素对的能量传递,其时间常数大约为１５ｐｓ左右;（２）．同一变藻蓝蛋白三聚体内色素对间的能量传递,在ＡＰＩＩ三聚体内,其能量传递时间大约为４５ｐｓ左右,而在ＡＰＩ三聚体内,其能量传递时间常数为４５ｐｓ和６５ｐｓ。     

发菜藻蓝蛋白分离纯化的研究

以发菜为材料,比较了提取液类型和饱和硫酸铵浓度对藻蓝蛋白提取的影响,并对藻蓝蛋白的提取程序和部分特性进行了研究。结果表明:50 mmol/L KP缓冲液(pH值7.2)是合适的提取液,体积分数为40%~50%饱和硫酸铵盐析效果优于其它浓度。经过DEAE-Toyopeal 650 S离子交换层析和SuperdexTM200凝胶过滤层析后,藻蓝蛋白纯度达6.2,最大吸收峰位于615 nm,荧光发射峰位于649 nm,由α和β2个亚基组成,其分子质量分别为18 051.17和19 142.27 Da。因此,发菜藻蓝蛋白分离纯化较为理想的程序为:藻粉→50 mmol/L KP缓冲液(pH值7.2)浸泡→French pressure(1 500 kg/cm2)破碎细胞→40%~50%饱和硫酸铵盐析→DEAE-Toyopeal 650 S离子交换层析→SuperdexTM200凝胶过滤层析→较纯的藻蓝蛋白。     

马氏钳蝎中性神经毒素BmK M4 0.20nm晶体结构测定

BmKM4是一种中性蝎神经毒素,在BmK系列中具有中等毒性,属GroupⅢα-型毒素.纯化样品结晶为六方晶体,空间群为P61.运用X射线衍射分析技术,通过分子置换法在0.20nm分辨率水平测定了BmKM4晶体结构,并对模型结构进行了修正.最后的晶体学R因子为0.142,自由R因子为0.173,模型的标准键长偏差为0.0015nm,标准键角偏差为1.753°.在一个不对称单位里加入了64个水分子.精化的结构显示第10位残基含有1个反常的非脯氨酸顺式肽键.将精化后的结构与GroupⅡα-型蝎毒素BmKM8(酸性弱毒素)的结构进行比较,并以此为基础讨论该cis肽键可能的结构意义.     

藻胆蛋白研究

藻胆蛋白是大量出现于红藻 (Ｒｈｏｄｏｐｈｙ ｔａ)、蓝绿藻 (Ｃｙａｎｏｐｈｙｔａ)和隐藻 (Ｃｒｙｐｔｏｐｈｙｔａ)中的捕光色素蛋白 ,主要包括藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白三种。藻胆蛋白把捕获的光能高效地传递给叶绿素 ,从而使海藻的光合作用得以发生[1] 。细菌、藻类和高等植物的光合作用的共同特征是具有很多“天线分子” ,这些“天线分子”吸收光能并通过非放射性过程将激发能传递到含有叶绿素的“反应中心” ,在红藻、蓝绿藻和隐藻中 ,藻胆蛋白就充当这种“天线分子”的角色。因此 ,最初的藻胆蛋白研究主要集中在探讨其光合作…     

条斑紫菜藻胆蛋白提纯方法优化探索

采用溶胀法与组织捣碎法相结合的紫菜叶状体细胞破碎方法.研究了不同物液比、缓冲液浸泡时间和硫酸氨盐析次数对藻胆蛋白纯度和产率的影响,对比了各种羟基磷灰石的层析效果,并对所得藻红蛋白和藻蓝蛋白做了吸收光谱、荧光发射光谱和SDS-PAGE鉴定.结果表明,在物液比为1:5,浸泡时间为36h时,紫菜综合破碎效果最佳;经过4次硫酸氨盐析后,藻红蛋白和藻蓝蛋白的纯度最高,分别达到1.71和0.98,采用Siegelman的方法制备的羟基磷灰石一次层析所得藻红蛋白和藻蓝蛋白的纯度最高,分别达到4.73和4.42,产率分别为0.144%和0.042%,且光谱和电泳鉴定结果均达到商品化要求.     

商陆种子抗病毒蛋白的0.25nm分辨率晶体结构

在高蛋白浓度 ( 1 0 0mg/mL)和高温 ( 33℃ )条件下得到了美洲商陆种子抗病毒蛋白的单晶 ,具有较高的衍射分辨率 .用分子置换法在 0 .2 5nm分辨率确定了该蛋白晶体结构的初始模型 ,经分子动力学修正技术精化 ,晶体学R因子为 1 8.1 5 % ,键长键角对理想值的均方差分别为 0 .0 0 1 6nm和 2 .0 4° .通过与另外两种商陆抗病毒蛋白结构的比较 ,发现连接第 5条 β链段和第 2个α螺旋的环套区位于活性中心附近 ,并且为序列和结构的多变区 ,其上分布着可能的活性残基 ,因而可能是与活性差异有关的区域     

三种藻胆蛋白在复合累积LB膜中的能量传递

制备了R-藻红蛋白(R-PE)、C-藻蓝蛋白(C-PC)及变藻蓝蛋白(APC)的单组分累积LB膜及三组分复合累积LB膜. 吸收及荧光光谱测定表明三种蛋白的LB膜的光谱重叠性质与他们在水溶液中的性质相同. 结构测定表明, 三种蛋白在其LB膜中排列有序, 且由它们组装的复合累积LB膜结构类似于藻类植物中的藻胆体结构. 通过稳态荧光光谱及其光谱解叠, 观察到了三种蛋白在复合累积LB膜中的激发能量传递现象. 根据给体荧光峰的猝灭, 计算出在复合累积LB膜中从给体R-PE经C-PC到受体APC的能量传递效率为51%.