系统生物学视野下的功能氨基酸组学

传统营养学将氨基酸作为蛋白质的构建单元来研究蛋白质和氨基酸。近年来的研究表明,氨基酸在物质代谢和免疫功能调控等方面亦发挥重要作用,并提出功能性氨基酸的概念。随着各种组学技术的不断发展,通过系统生物学的理念与方法整合组学数据,系统地分析功能氨基酸的分子作用机制、药效学、体内动态过程成为可能。为此,本文提出功能氨基酸组学的概念,指出功能氨基酸组学领域的科学问题,提出功能氨基酸组学的研究内容。研究结果可用于朝向特定目标的氨基酸组合设计。     

植物胚胎发育晚期丰富蛋白1组的结构与功能

植物胚胎发育晚期丰富蛋白（late embryogenesis abundant proteins,LEA）是植物胚胎发生后期种子中大量积累的一类蛋白质。根据蛋白质的氨基酸基序和保守结构特点,LEA蛋白一般分为6组,其中第1组LEA蛋白（LEA1）含有高度保守的20氨基酸基序。LEA1蛋白在水溶液中主要呈无规则结构,具高亲水性和热稳定性,与植物抗逆功能密切相关。本文就LEA1蛋白的功能和结构等方面的研究做一综述。     

遗传信息的第二次翻译——蛋白质的折叠和组装

在分子生物学的发现中,遗传密码的破译可能是最令人兴奋的了。它使人们了解到一个基因的特殊核苷酸序列是如何翻译为特殊的氨基酸序列的。但是,这一发现不能完美地解释基因的重要生物学意义——编码的特殊功能。蛋白质的特殊功能是与它的精确的三维结构密切相关的,而人们对氨基酸序列是如何转变为高度有序的、具自然结构的功能蛋白还所知尚少。深入研究这一课题对探讨蛋白质结构和功能的关系,对推测蛋白质的三维结构,对遗传工程的发展都有重大意义。     

肽链的折叠方式不是蛋白质多样性的直接原因

从蛋白质的分子结构、翻译后的蛋白质质量控制、蛋白质结构预测方法 3个方面阐述肽链的折叠方式不是引起蛋白质结构和功能多样性的直接原因:在氨基酸序列确定的情况下,肽链的折叠方式是保守的;肽链一旦折叠错误,蛋白质质量控制系统会对其进行纠正或降解清除,若质量控制失败,错误折叠的蛋白质便会引起疾病;从氨基酸序列出发利用分子力学模拟方法和建模软件预测蛋白质三维构象的研究技术侧面印证了氨基酸序列确定的肽链其折叠方式具有保守性。     

供氨基酸分析仪检测用的试样予处理方法

氨基酸分析仪是近廿年来发展起来的一种专用分析仪,它专用于测定蛋白质材料和生理体液中混合氨基酸的含量,现已广泛地应用于蛋白质结构分析、医学、农副产品、食品工业等多方面的研究中。通过分析可以知道各种蛋白质材料中氨基酸的含量及组成的差异,为蛋白质结构与功能的研究以及如何合理利用天然蛋白质的营养价值和从其中分离、制备并生产     

基于丙氨酸的蛋白质氨基酸结构的教学方法

掌握好蛋白质氨基酸的结构及其性质,对于理解蛋白质的理化性质、空间结构及生物学功能具有重要作用。根据多年的教学经验,提出并实践了一种基于丙氨酸的蛋白质氨基酸结构教学方法,帮助学生理解、记忆氨基酸特性取得了较好的教学效果。     

由残基计算蛋白质的可及表面积

蛋白质的高级结构是由一级结构决定的,这就是说,蛋白质中氨基酸的排列顺序及其相互作用决定了蛋白质的结构和功能。本文从这一基本原则出发,分析并计算了氨基酸残基在折叠和非折叠状态下的暴露和埋藏,得到了一种计算蛋白质可及表面积的新方法。     

蛋白质表面氨基酸特性研究进展

分布在蛋白质分子表面的暴露于溶剂的氨基酸所具有的一些特性对蛋白质的折叠和聚合过程、蛋白质一蛋白质相互作用以及蛋白质的功能具有重要影响。本文分析了蛋白质表面氨基酸在疏水性、保守性、静电势及结构方面的一些特性,阐述了近年来国际上利用这些特性对蛋白质一蛋白质相互作用界面进行预测的方法,最后介绍了几款预测蛋白质表面氨基酸的软件。     

蛋白质表面氨基酸特性研究进展

分布在蛋白质分子表面的暴露于溶剂的氨基酸所具有的一些特性对蛋白质的折叠和聚合过程、蛋白质-蛋白质相互作用以及蛋白质的功能具有重要影响。本文分析了蛋白质表面氨基酸在疏水性、保守性、静电势及结构方面的一些特性,阐述了近年来国际上利用这些特性对蛋白质-蛋白质相互作用界面进行预测的方法,最后介绍了几款预测蛋白质表面氨基酸的软件。     

基于氨基酸约化和统计特征的蛋白质亚细胞定位预测

蛋白质亚细胞定位预测对蛋白质的功能、相互作用及调控机制的研究具有重要意义。本文基于物化性质和结构性质对氨基酸的约化,描述序列局部和全局信息的"组成"、"转换"和"分布"特征,并利用氨基酸亲疏水性的数值统计特征,提出了一种新的蛋白质特征表示方法(NSBH)。分别使用三种分类器KNN、SVM及BP神经网络进行蛋白质亚细胞定位预测,比较了几种方法和特征融合方法的预测结果,显示融合特征表示及结合SVM分类器时能够达到更好的预测准确率。同时,还详细讨论了不同参数对实验结果的影响,具体的实验及比较结果显示了该方法的有效性。     

基于K-mer扭转角偏好的蛋白质结构类型预测

蛋白质的序列、结构和功能多种多样.大量研究表明蛋白质的结构与其氨基酸序列的排序有关,并且局部的氨基酸序列环境对蛋白质的结构具有一定的影响.本文提出一种新的基于5-mer氨基酸扭转角统计偏好的蛋白质结构类型预测方法,在该方法通过PDB数据库中5-mer中间氨基酸的扭转角统计偏好来进行结构类型的预测.新方法可以通过计算机仿...     

人Ruvbl1蛋白生物信息分析

采用生物信息学预测对人AAA+(ATPases associated with diverse cellular Activities)ATP酶家族成员Ruvbl1蛋白质的理化性质、蛋白质同源性、跨膜区域、核定位序列及信号肽、亲/疏水性,蛋白质高级结构、蛋白质间相互作用、GO注释进行预测分析。人Ruvbl1蛋白有456个氨基酸,等电点为6.02,有核定位序列,无信号肽,蛋白质具亲水性且高度保守;二级结构存在21个α螺旋和10个β折叠,相互作用蛋白及GO注释提示其主要在细胞核中发挥功能。人Ruvbl1蛋白是DNA解螺旋的关键酶,通过解螺旋DNA为基因的同源重组以及DNA损伤修复提供结构基础。     

蛋白质工程

蛋白质工程(Protein Engineering)也称蛋白质的定点突变(site-directed mutagenesis),指的是根据蛋白质结构研究结果,设计一个新蛋白质的氨基酸序列,通过修饰编码原蛋白质的DNA序列,最后创造出新的蛋白质的技术.蛋白质工程是基因工程与蛋白质结构研究互相融合的产物.这一技术开辟了一条改变蛋白质结构的崭新途径,使蛋白质和酶学研究与发展进入了一个新时期.改变蛋白质的结构是研究蛋白质结构与功能的传统方法,如天冬酸氨基甲酰转移酶活性     

从胰岛素研究看等构相互作用在分子识别中的作用

蛋白质分子识别的结构基础是蛋白质的三维结构或折叠,其信息存在于氨基酸序列中。在比较功能已知或未知蛋白质的结构同源性时,常常是根据氨基酸残基的疏水性或亲水性。胰岛素定位突变的研究显示出了“等构相互作用”＾＃在考虑蛋白质同源性中的重要性。“等构相互作用”这一概念使得蛋白质结构与功能研究的视野更加开阔,同时在制药工业中开发多肽与蛋白质的类似物或模拟物有更多的选择。     

蛋白质设计的第一个里程碑

当重组DNA技术的浪潮导致许多具有新颖功能的蛋白质的未来设计时,悲观论者却认为我们仍然不能从蛋白质的氨基酸顺序来预言其折叠状况。尽管如此,仍有几组工作者开始了蛋白质的设计与新合成的研究。 Regan和DeGrado(1988)发表的工作宣告了已越过蛋白质设计史上的第一个里程碑。这个里程碑可以说是一个具相当长度的多肽链的新设计和新合成。它不含有非天然组份,并且在水溶液里卷曲成稳定的结构。Regan和DeGrado(1988)所设计的蛋白质长74个氨基酸残基     

《生物化学》课程中“蛋白质”教学实践探讨

《生物化学》是生命科学相关专业的一门基础课程以及研究生入学考试的经典科目。课程内容涉及生物学和化学的交叉知识,内容有一定难度,尤其是蛋白质章节。《生物化学》教材中"蛋白质"章节包括氨基酸、蛋白质结构、蛋白质功能,以及蛋白质研究技术。教学内容既需要化学知识体系理解蛋白质的结构和性质,又要运用生物学知识掌握蛋白质结构与功能之间的相互关系。同时,蛋白质作为生命体的物质基础,相关研究进展不断更新,内容信息量大。本文通过分析蛋白质教学难点,设计教学内容,并结合新媒体教学手段探讨蛋白质教学实践,旨在提高《生物化学》课程的教学质量,激发学生探索专业知识的兴趣与能力。     

无细胞体系非天然蛋白质合成研究进展

无细胞非天然蛋白质合成作为蛋白质研究的新兴手段,已成功用于表征蛋白质分子间、蛋白质与核酸分子间相互作用等基础科学研究及医药蛋白、蛋白质材料等工业生产领域。无细胞非天然蛋白质合成系统不需维持细胞的生长,无细胞膜阻碍,可依据研究目的添加基因元件或化学物质从而增强工程设计和过程调控的自由性;也可赋予蛋白质新的特性、结构及功能,如可实现蛋白翻译后修饰、反应手柄引入、生物物理探针及多聚蛋白质合成等。文中系统地综述了目前应用于无细胞蛋白质合成系统中的非天然氨基酸嵌入方法,包括全局抑制及基于正交翻译体系的终止密码子抑制、移码抑制、有义密码子再分配和非天然碱基等方法的研究进展,及非天然氨基酸在蛋白质修饰、生物物理探针、酶工程、蛋白质材料以及医药蛋白质生产等领域的应用进展,并分析了该体系的发展前景及广泛工业化应用的机遇与挑战。     

植物水溶性蔗糖合成酶生物信息学分析初探

用生物信息学方法对已在GenBank上注册的黑麦草、绿竹、菜豆、马铃薯、颤杨等植物水溶性蔗糖合成酶基因的核苷酸序列以及推导的氨基酸序列、组成成分、氨基酸翻译后修饰、导肽、跨膜拓朴结构域、疏水性／亲水性、蛋白质二级结构以及功能结构域等进行分析预测和推断的结果表明,这些植物的水溶性蔗糖合成酶位于线粒体中,是非跨膜的亲水性蛋白,α-螺旋和不规则卷曲是其蛋白质二级结构的主要结构元件,β-转角和延伸链散布于整个蛋白质中,包含2个功能结构域,即蔗糖合成功能域和糖基化合物转移功能域。     

植物萜类合成酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶的分子结构特征与功能预测分析

采用生物信息学的方法和工具对已在GenBank上注册的拟南芥、玉米、岩蔷薇、水稻、黄花蒿、亚麻等植物的萜类合成酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶的核酸及氨基酸序列进行分析,并对其组成成分、转运肽、跨膜拓朴结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级及三级结构、分子系统进化关系等进行预测和推断。结果表明：该类酶基因的全长包括5′、3′非翻译区和一个开放阅读框,无跨膜结构域,是一个具转运肽的亲水性蛋白,包括两个功能DXR结合motif及两个功能NADPH结合motif,α-螺旋和不规则卷曲是蛋白质二级结构最大量的结构元件,β-转角和β-折叠散布于整个蛋白质中,蛋白质的功能域在空间结构上折叠成“V”形,“V”形的两臂由N-端与C-端构成,“V”形的底部,是N 端臂与C-端臂的结合域。     

人Latexin基因及蛋白质的生物信息学分析

Latexin(Lxn)是人的羧肽酶抑制剂,并有肿瘤抑制因子的作用。利用生物信息学分析Lxn基因的启动子和Cp G岛以及Lxn蛋白质的理化性质、结构特点、功能特征后发现,Lxn基因存在两个启动子和Cp G岛,且一个Cp G岛与启动子重合;Lxn是全长222个氨基酸,等电点5.52,无信号肽、无跨膜结构的亲水不稳定蛋白质;蛋白质二级结构有4个α螺旋和9个β折叠,三级预测结构可信度为99.55%,拉曼图表明结构稳定;与Lxn相互作用的蛋白质主要是羧肽酶,另外Lxn还参与炎症反应和温度引起的痛觉反应等生物过程;启动子和氨基酸在灵长类间的同源性极高。对Lxn的表达、结构及功能的预测分析可以为研究Lxn在生命过程中的作用提供重要的信息。