淀粉样β蛋白质构象转换及其抑制的分子动力学模拟

阿尔茨海默病(AD)是多发于老年人的神经退行性疾病。淀粉样β蛋白质(Aβ)的错误折叠和聚集与AD的发生与发展密切相关。以Aβ的错误折叠和聚集为靶标进行AD防治药物研究已成为近年来AD研究领域的热点之一。从初始的α-螺旋结构或无规卷曲构象转换形成富含β-折叠结构是Aβ聚集的关键步骤。本文中,笔者综述利用分子动力学(MD)模拟研究Aβ构象转换的分子机制,介绍MD模拟在小分子和多肽抑制剂抑制Aβ构象转换中的应用。     

蛋白质折叠速率与其氨基酸序列极性的关系

以大肠杆菌60个蛋白酶以及几种常见病毒（SARS病毒、艾滋病病毒、丙型肝炎病毒及乙型肝炎病毒）各蛋白质序列中的所有α-螺旋和β-折叠片段为研究对象,计算了各片段的折叠速率和平均极性,分别在各物种的α-螺旋和β-折叠两类二级结构片段中分析了二者的相关性。得到结论：不论是大肠杆菌中的蛋白酶还是病毒蛋白,其中的两类氨基酸片段的平均极性与折叠速率都是极显著相关的：对于所有的α片段,二者呈线性正相关,而对于所有的β片段,二者成线性负相关。结果证实了在蛋白质折叠中,氨基酸的极性起着重要的作用。     

脯氨酸对蛋白质热稳定性的贡献

单一氨基酸的置换可以改变酶的热稳定性。脯氨酸（Ｐｒｏ）残基在蛋白质结构及其热稳定性中具有特殊作用。它十分偏爱β－转折或无规卷曲结构,而很少出现在α－螺旋和β－折叠中。分析认为在改善酶热稳定性的蛋白质工程中,只要主链构象不发生骤变,则可在适当的β－转折或无规卷曲中引入Ｐｒｏ,通过其刚性的吡咯烷环,降低蛋白质去折叠时的骨架熵,从面使其周围的构象更合理。这一Ｐｒｏ理论（ｔｈｅ ｐｒｏｌｉｎｅ ｔｈｅｏｒ     

计算机模式识别技术在蛋白质二级结构预测中的应用

目前,计算机技术在生化领域中的应用正在受到重视,研究工作已经取得了一些可喜的结果。我们在将计算机模式识别技术应用于蛋白质二级结构预测中做了一点工作,现简介如下。我们从Chou-Fasman法中得到构成蛋白质的20个氨基酸中的每一个氨基酸出现于二级结构中的α-螺旋、β-折叠和无规卷曲的概率参     

计算机模式识别技术在蛋白质二级结构预测中的应用

目前,计算机技术在生化领域中的应用正在受到重视,研究工作已经取得了一些可喜的结果.我们在将计算机模式识别技术应用于蛋白质二级结构预测中做了一点工作,现简介如下. 我们从Chou-Fasman法中得到构成蛋白质的20个氨基酸中的每一个氨基酸出现于二级结构中的α-螺旋、β-折叠和无规卷曲的概率参     

模拟α-螺旋多肽类似物抑制剂设计的研究进展

抑制剂筛选主要是通过反复、高通量地筛选化合物库,这个过程存在着对已有化合物库的依赖性和一定的机遇性。通过分析蛋白质数据库(PDB)发现,大多数蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)界面以α-螺旋结构为主体。α-螺旋多肽的骨架结构及其热点氨基酸残基(hotspots)为高效理性设计小分子抑制剂提供了模板。对近几年来依据多肽类似物和小分子化合物模拟α-螺旋结构设计抑制剂的研究进展进行了概述,同时对依据模拟α-螺旋设计抑制剂骨架的结构原理进行了讨论。     

氨基酸性质与蛋白质二级结构的相关分析

[目的]统计48种氨基酸性质之间的相关性并分析其对蛋白质二级结构的影响。[方法]用r软件对20种氨基酸性质进行分析。[结果]侧链二面角角度柔性等3种性质与P_α相关系数为0.412、0.832、0.477等,以正相关影响α-螺旋的形成,而可压缩系数与P_α相关系数为-0.293,以负相关影响其形成;疏水介热性等17种性质与P_β的相关系数为0.536、0.867等,以正相关影响β-折叠的形成,而氨基酸极性等6种性质与P_β的相关系数为-0.547等,以负相关影响其形成;均方根起伏位移与P_t、P_c的相关系数为0.742、0.73,以正相关影响β-转角和无规则卷曲的形成,而膨松度等19种性质与P_t、P_c的相关系数为-0.635、-0.626等,以负相关影响二者的形成。[结论]氨基酸本身信息对蛋白质二级结构有正或负相关的影响。     

翻译速率与蛋白质二级结构的关系

统计分析了人的 119种蛋白质和大肠杆菌的 92种蛋白质密码子翻译速率和蛋白质二级结构的关系。据m 密码子片段在不同二级结构中的频数分布 ,我们发现人和大肠杆菌中翻译速率与蛋白质二级结构之间有一定关系 :高翻译速率时倾向编码α螺旋、不倾向编码线团 (coil) ;低翻译速率时倾向编码线团、不倾向编码α螺旋 ;β折叠结构则随翻译速率表现出明显的振荡。同时 ,密码子的使用在不同片段内一般也是不均匀的 :在α螺旋片段内 ,结构尾部偏向使用高翻译速率密码子 ;中部倾向使用中翻译速率密码子 ;而头部使用的密码子翻译速率偏低。这样的倾向性不大可能归结为随机起伏的影响。     

水合诱导的多肽二级结构变化—红外光谱法研究

在不同相对湿度(R.H.)下,用红外光谱法研究了聚赖氨酸(PLys,MW14000)、聚赖氨酸溴化氢结合物(PLvs-HBr,MW55000)和聚谷氨酸钠(PGA-Na,MW80000)的二级结构随时间的变化.在R.H.=60%下,三种多肽由无规卷曲向β-结构转变的时间相近,约需9分钟;而由α-向β-结构转变时,PGA-Na所需时间约为PLas和PLys-HBr的二倍.然而在R.H.=90%左右下,由β-向α-结构转变时,PLys和PLys-HBr所需时间反为PGA-Na的二倍.在R.H.=90%左右下由无规卷曲向α-结构转变时,PLys和PLys-HBr出现β-折叠结构,而PGA-Na则无.实验表明了在不同水合度下侧链基团对构象变化的影响.     

核盘菌AROM蛋白的三级结构分析

核盘菌编码AROM蛋白的arom基因已经被克隆测序,本文根据该基因翻译的氨基酸序列用同源模建方法和从头模建方法分析了AROM蛋白各结构域的三级结构和功能位点,以及该蛋白二聚体可能的组装方式。结果表明,核盘菌AROM蛋白的脱氢奎尼酸合酶结构域进一步由N-端含有一个Rossmann折叠的α/β结构域和C-端的α螺旋结构域组成;5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶结构域则由两个相似结构域组成,每个结构域含有不同拷贝数的β折叠和α螺旋;莽草酸激酶结构域的N-端由三个β折叠组成;脱氢奎尼酸酶结构域为(α2β2)3多肽,在N-端有一对反平行的β链,在C-端有loop环;莽草酸脱氢酶结构域含有一个由α/β组成的催化结构域和一个含有Rossmann折叠的NADPH结合结构域。     

基于氨基酸特征序列的蛋白质结构分析

针对蛋白质序列中氨基酸的核苷酸组成部分及其相关特征信息,提出另外的σ-等序列的概念,并讨论了其主要特征与次要特征,可作为对蛋白质进行定性和定量比较的一种方法,用来判断这些物种的同源性和相似性程度。然后,对所取的全α螺旋,全β折叠和αβ类序列,利用σ-,τ-,στ序列的概念,给出蛋白质序列的相关氨基酸特征序列。同时对三类共18个蛋白质序列进行数值刻划,给出数值刻划图并进行分析。     

用BP神经网络基于氨基酸特性预测非同源蛋白质二级结构含量

依据蛋白质氨基酸特性,以氨基酸组成和有偏自协方差函数为特征矢量,用BP神经网络提出了一种预测非同源蛋白质中α螺旋和β折叠二级结构含量的计算方法。采用相互独立的非同源蛋白质数据库对该方法进行了检验。用Ponnuswamy值时,对二级结构α螺旋和β折叠含量的预测结果是;自检验平均绝对误差分别为0.069和0.065,相应标准偏差分别为0.044和0.047;他检验平均绝对误差分别为0.077和0.070,相应标准偏差分别为0.051和0.049。与仅以氨基酸组成为特征矢量的BP神经网络方法比较,相应的他检验平均绝对误差分别减小了0.024和0.016,标准偏差分别减小了0.031和0.018;与改进的多元线性回归方法比较,相应的他检验平均绝对误差分别减小了0.018和0.011,准偏差分别减小了0.020和0.012。表明：基于氨基酸组成和有偏自协方差函数为特征矢量的BP神经网络预测蛋白质二级结构含量的方法可有效提高预测精度。     

同义密码子用语与蛋白质结构的关系

对大肠杆菌的５４种三维结构已知的蛋白质及其对应的ｍＲＮＡ序列的集合的分析结果表明,绝大部分密码子与其编码的氨基酸在蛋白质α螺旋、β折叠和卷曲等三种二级结构中的偏好性没有显著的统计性差异。同时,又对Ａｄｚｈｕｂｅｉ提供的相应哺乳类数据集作了同样的偏好性检验,表明９种氨基酸的同义密码子携带蛋白质二级结构信息,与他们的结论一致。推测,这种差异可能由翻译机制的进化趋异造成的。这些结果对于真核基因在原核生物中实现高表达可能有重要的实际意义。     

SARS冠状病毒未知蛋白Orf 9b的克隆、表达和结构分析

从SARS病毒基因组中克隆Orf 9b基因并构建pET32-Orf 9b原核表达质粒,在原核细胞中表达目的重组蛋白并将其纯化,经肠激酶酶切后,得到分子量为11 kD的Orf 9b蛋白。ELISA检测表明重组Orf 9b蛋白可以与SARS康复病人血清反应而不与健康人血清反应。用圆二色光谱和红外光谱初步分析了重组Orf 9b蛋白的二级结构组成。圆二色光谱显示重组Orf 9b蛋白中α-螺旋占12.5%,β-折叠占40%,无规则卷曲占47.5%,红外光谱显示重组Orf 9b蛋白中α-螺旋占13.7%,β-折叠占47.5%,无规则卷曲占37.9%,两种检测方法对重组Orf 9b蛋白结构分析的结果基本一致,提示Orf 9b蛋白富含β折叠,而α-螺旋含量较少。获得该重组蛋白及对其结构的初步分析为进一步研究Orf 9b蛋白的功能奠定基础。     

小分子蛋白骨架提高噬菌体展示肽亲和力

本综述小分子蛋白骨架在提高哓菌体展示肽亲和力方面的作用。目前已知的天然及人工合成的小分子蛋白骨架包括α-螺旋结构,β-折叠片复合结构,α-螺旋结构展示肽亲和力高达87pmol/L,比野生型高12500倍,β-折叠片结构展示肽亲和力也达到20pmol/L,比野生型高600倍,α-螺旋与β-折叠片复合结构主要是锌指结构域,具有结构复杂,亲和力高的特点,小分子蛋白骨架主要通过提高展示肽的空间构象和对蛋白酶的稳定性而提高亲和力,展现出良好的应用前景。     

牦牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPS)的生物信息学分析

GGPS是萜类化合物合成的一个重要分支点酶,同时也是合成GGPP的催化酶。本课题共选择了9个不同科的植物,对其GGPS核苷酸及氨基酸序列的理化性质、蛋白质结构功能以及亲缘进化关系等进行详细的分析。结果表明,九个科植物GGPS核苷酸序列长度均大于1 000 bp小于2 000 bp;GGPS氨基酸都不含有信号肽,不存在跨膜结构域;GGPS蛋白的二级结构中α螺旋和无规卷曲是主要结构,且无β-折叠结构,延伸链和β-转角则分散于整个蛋白中。通过生物信息学方法进行合理预测,为进一步研究GGPS的酶学特性提供了重要理论依据。     

甘蓝型油菜β碳酸酐酶的结构预测

根据已经克隆到的甘蓝型油菜β碳酸酐酶基因序列,概念地翻译成蛋白质的氨基酸序列。利用Vector NTISuite、SOPMA、Swiss-Model和NCBI-VAST等软件和服务器对甘蓝型油菜β碳酸酐酶的一级结构、二级结构、三维结构进行分子结构模型预测,并进行三维结构的比对。预测结果显示,甘蓝型油菜β碳酸酐酶是定位于叶绿体基质的蛋白质,具有β类碳酸酐酶所特有的保守性基序Cys-Xn-His-X2-Cys;SOPMA预测二级结构显示α螺旋(39.88%)、随机卷曲(39.27%)、β折叠(16.31%)和β转角(4.53%);用同源建模法构建了三维结构图;通过VAST矢量比对工具将甘蓝型油菜β碳酸酐酶与模板(1ekjG)进行三维结构比对,显示甘蓝型油菜β碳酸酐酶与豌豆β碳酸酐酶同型八聚体中的一个单体(1ekjG)很好的匹配,推测甘蓝型油菜β碳酸酐酶全酶也是同型八聚体。     

植物查耳酮异构酶生物信息学分析

查耳酮异构酶（CHI）是黄酮类化合物合成途径中的关键酶之一。利用生物信息学方法对该酶基因及编码蛋白进行系统的分析,将为深入开展研究打下基础。本文利用NCBI数据库中注册的CHI基因的核酸及氨基酸序列,以葡萄CHI为主,对其组成成分、疏水性／亲水性、翻译后修饰、蛋白质二级及三级结构等进行预测和推断。结果表明：葡萄CHI不具有明显的亲水或疏水区域;二级结构主要由α-螺旋、不规则卷曲和β-折叠组成,β-转角散布于整个肽链中;β3a—β3f连同α1—α7构成了蛋白三级结构的核心;包含CHI结构域;在高级结构、活性位点等方面具有较高的保守性。     

橡胶树白粉菌MAT相关基因(STE2基因)的克隆及表达分析

以橡胶树白粉菌(Oidium heveae B.A.Steinm)为材料,根据同源性克隆得到一个MAT相关基因的DNA和c DNA序列,命名为OH-MAT2。生物信息学分析表明,这个基因DNA全长为964 bp,具有一个921 bp的完整开放阅读框(ORF),编码307个氨基酸。其编码的蛋白质分子量为35 584.1,等电点为9.78,且是稳定的疏水性蛋白质。氨基酸序列分析该蛋白质具有STE2家族的保守结构域。结构预测表明该蛋白质主要有α-螺旋、β-折叠及转角构成。相对荧光定量显示该基因在侵染不同时段有表达,且差异明显。     

用人工神经网络方法预测蛋白质超二级结构

蛋白质超二级结构,即由α－螺旋和β－折叠等二级结构单元和连接短肽组成的超二级结构,是蛋白质结构研究中的一个重要层次。目前蛋白质超二级结构的预测工作尚属摸索阶段,还没有成熟的方法。人工神经网络预测方法是近年来在二级结构预测中发展起来的新方法。本文成功的将人工神经网络引入蛋白质超二级结构的预测工作中,结果表明蛋白质的超二级结构的发生与其局域的氨基酸的序列模式有重要联系,可以由蛋白质的一级结构序列预测该