膜脂—膜蛋白的相互作用(上)

生物膜是由蛋白质,脂质以及碳水化合物等组成的超分子体系。一般认为,膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者。因此,二者的相互作用问题的探讨可以说是生物膜结构与功能研究的一个中心环节。本文先对生物膜的主要组分:膜脂和膜蛋白的概况以及生物膜结构的主要特征——流动性作一扼要介绍,然后就膜脂对膜蛋白,膜蛋白对膜脂的影响分别进行讨论,最后就二者相互作用的研究与医、农方面的联系作些介绍。一、膜脂和膜蛋白的概述 1.膜脂 (1)膜脂的组成据估计生物膜约含100种脂质。膜是一个非常复杂的体系,膜脂组成发生1—2％的变化(例如,胆固醇/磷脂的比值的改变),就足以影响细胞的存活。     

膜蛋白晶体的生长及其进展

生物膜中与脂双层结合的蛋白质称为膜蛋白.由于它们具有很大的疏水表面以及既亲水又疏水的两性特点致使其纯化与结晶都十分困难.在膜蛋白晶体生长系统中引入小分子去污剂与小的两性分子获得突破性进展.迄今为止,结晶出来的膜蛋白为数不多.其中只有光合细菌绿色红假单胞菌及球型红假单胞菌的反应中心得到3分辨率的晶体结构与解析.一系列膜蛋白形成二维晶体,可用电子显微镜与像重构技术获得三维结构信息.     

膜脂—膜蛋白的相互作用(上)

生物膜是由蛋白质,脂质以及碳水化合物等组成的超分子体系。一般认为,膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者。因此,二者的相互作用问题的探讨可以说是生物膜结构与功能研究的一个中心环节。本文先对生物膜的主要组分:膜脂和膜蛋白的概况以及生物膜结构的主要特征——流动性作一扼要介绍,然后就膜脂对膜蛋白,膜蛋白对膜脂的影响分别进行讨论,最后就二者相互作用的研究与医、农方面的联系作些介绍。     

G蛋白偶联受体结构生物学进展

G蛋白偶联受体(GPCR)是具有7次跨膜螺旋的细胞整合膜蛋白,它们广泛地参与感光、气味、神经传递以及细胞增殖、分化、迁移等各类生理活动的调控.是现代药物研发的重要靶点.然而,GPCR结构生物学研究却受到高质量蛋白制备、稳定性以及结晶方法等方面的限制.近年来,随着新型膜蛋白表达体系、新型去污剂、膜蛋白纯化及结晶技术的发展.使得G蛋白偶联受体结构解析工作取得了可喜的进展,也为进一步解析更多GPCR精细结构及相关药物研发奠定重要基础.     

膜蛋白结晶方法学研究进展

膜蛋白执行着物质运输、能量转换和信号转导等重要生物学功能,其分子的三维结构解析对阐述其功能及开展理性药物设计有着十分重要的意义．目前膜蛋白结构解析以X射线单晶衍射技术为主,该技术需要高质量晶体作为衍射对象．然而由于膜蛋白具有两亲性,难以得到高度有序的三维晶体,进而导致其结构解析十分困难．针对此问题,研究者们发展了一些专门面向膜蛋白的结晶方法,如基于去垢剂的方法,基于脂类的方法等．本文回顾了这些方法,并对未来膜蛋白的结晶研究进行了展望．     

膜蛋白结构解析中的重要进展

概述了膜蛋白结构研究的重要性。介绍了应用X射线晶体学技术解析大肠杆菌乳糖通透酶LacY三维结构取得的重要进展——发现磷脂含量在膜蛋白结晶中所起的关键性作用。为未来膜蛋白结构的解析提供了新的思路。     

膜蛋白结构研究方法新进展

膜蛋白是一类结构独特的蛋白质,执行很多基本的和重要的细胞生物学功能。了解膜蛋白在生物膜上的基本构象,对研究膜蛋白的精细拓扑结构、功能具有重要意义。但是膜蛋白的疏水特性使其需要与生物膜共同形成稳定的自然构象,至今在蛋白质组学的研究中对膜蛋白知之甚少。了解分子结构是了解生物大分子功能的一个重要途径。因此,本文对近来膜分子结构研究领域的进展作一简要概述。晶体学方法、单颗粒方法和原子力显微镜为膜蛋白的研究提供了大量的细节数据。固相核磁共振技术提供了跨膜α螺旋结构的方向约束数据和精确的分子间距离约束数据。直接位点标记的旋转电子顺磁共振可以得到更长的距离约束数据,但是目前的标记策略仍然具有局限性。位点特异的红外二色性分析可使得在脂双层中定向分析跨膜α螺旋束成为可能。     

电子顺磁共振技术在细胞膜研究中的应用

电子顺磁共振(EPR)技术具有高灵敏度、高分辨率的特性,通过自旋标记方法,可以用来研究膜蛋白质拓扑学、膜蛋白间相互作用、膜蛋白与磷脂膜相互作用过程中膜蛋白的结构变化以及细胞膜的流动性。在膜脂和膜蛋白的细胞生物学研究中具有广阔的应用前景。现对EPR技术在细胞膜研究中的应用进展做一综述。     

生物膜结构研究的一些进展

膜蛋白三维结构的解析存在很多困难.最近几年由于一些通道(如K⁺通道,Cl^-通道,水通道Aquaporin 1等)和泵（如Ca^2＋泵）的结晶获得成功,这些膜蛋白具有原子分辨率三维结构的解析才得以完成,从而基本阐明一些极性分子和离子选择性通过生物膜的分子机理.在膜脂结构方面,动物细胞质膜膜脂的分布是不均匀的.近年来已多方面证明,质膜具有一些被命名为“脂筏（lipid rafts）”和“质膜微囊（Caveolae）”的微区.它们富含鞘脂和胆固醇。简单介绍了这些脂质微区的大小、组分以及动态变化.根据研究结果,这类脂质微区含有大量信号分子,很可能具有信号传递中心的作用.此外,对脂筏在膜运送过程中的作用也进行一些评述.     

嵌入膜蛋白的结构及其在脂双层中的排布

部分或全部肽链嵌入膜脂双层、在破解脂双层结构后才能释放的蛋白质,谓之嵌入膜蛋白。它们极其重要,参与了细胞的许多调节和代谢过程。其中包括:细胞间的相互作用与识别;激素刺激作用;离子或代谢物的定向运输;氧化与光合磷酸化反应,乃至脂类的生物合成等等。近年来,由于单克隆抗体亲和法和基因顺序分析技术的应用,使得原来所知不多的有关嵌入膜蛋白结构、性质,以及在膜中的拓扑图形等信息增加许多,使我们有可能总结出一些有价值的概念。作者提出,根据嵌入膜蛋白在脂双层中的     

去垢剂在膜蛋白研究中的应用

去垢剂是同时具有亲水极性基团和疏水非极性基团的双极性分子,能够使脂膜解体释放膜蛋白,并在溶液中为去膜状态下的膜蛋白提供疏水环境,维持和保护膜蛋白的疏水跨膜结构,在膜蛋白的结构和功能研究中有重要的意义。去垢剂的双极性和理化特性,如临界胶束浓度能够极大影响去垢剂和膜蛋白间的相互作用。在膜蛋白研究中,需要充分利用去垢剂的结构和特性:一方面,需要利用去垢剂代替脂质分子支持和稳定去膜状态下膜蛋白的结构和功能;另一方面,需要控制去垢剂和膜蛋白的相互作用,以满足膜蛋白结构研究如蛋白质结晶试验的要求。简要介绍了去垢剂在膜蛋白研究中的最新应用进展,涉及去垢剂在膜蛋白离体表达、分离和纯化、以及结构研究中的应用。     

含脂蛋白的结构与功能

最近发现有些膜蛋白共价与脂肪酸或糖磷酸肌醇结合,并以它们插入脂双层膜.这些膜蛋白广泛存在于各种细胞的细胞膜上,功能涉及免疫和信息传递,文章讨论这些膜蛋白的结构、生物合成及功能.     

包封膜蛋白的仿生细胞膜

本文概述了脂质囊泡的组成成分和制作方法以及用于膜蛋白方面研究的相关技术,包括膜蛋白整合到囊泡的方法、复合体系的表征等。脂质囊泡可以为膜蛋白提供类似体内的环境,包括疏水区和内外亲水环境,因其组分单一,可以方便地进行结构、功能、信号转导等方面的研究,因此可以模拟细胞膜作为研究膜蛋白的有力工具,目前大多是以脂质体形态作为仿生囊泡体系进行这方面研究。     

膜蛋白研究中Triton X-100的置换

在生物膜结构与功能的研究中,经常会用到Triton X-100,它是一种强的表面活性剂,其疏水端能插入膜脂内,把膜脂与膜蛋白隔离开来,其亲水端能与膜蛋白结合,从而使膜蛋白增溶溶解,提取效果很好。但是,Triton X-100本身很难除尽,尤其是与膜蛋白紧密结合之后。它残存在样品中,会给下一步试验带来不良的影响。本文介绍用易透析的胆酸钠盐从吸附膜蛋白的层析柱上,逐步置换掉Triton X-100的方法,并经红血球凝血试验证明此法是简易有效的。     

膜脂——膜蛋白相互作用及其在医学和农业上的应用

生物膜系由蛋白质、脂质及碳水化合物等组成的复杂的超分子体系,它是各种生命现象的基础。生物膜研究是当前分子生物学和细胞生物学研究中的重大课题之一。阐明生物膜的分子结构和功能是膜研究的基础。一般认为,膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者,脂质的运动对膜蛋白     

多烯脂肪酸对磷脂胆固醇液晶态结构影响机理

用小角Ｘ 射线散射法、３１Ｐ 核磁共振技术和扫描隧道显微镜技术,对多烯脂肪酸多相脂质体的液晶态结构进行了研究。实验结果表明：胆固醇、多烯脂肪酸、非离子表面活性剂均对ＰＥ 脂质体的液晶态结构有明显的影响。在含有高效分散剂的磷酸缓冲溶液中制成的液晶态油酸多相脂质体和亚油酸多相脂质体均由片层六角相和片层立方相组成, 而蓖麻酸多相脂质体由立方六角相组成。     

胆固醇对脂双层结构影响的SAXS和STM研究

用小角X射线散射（SAXS)和扫描隧道显微镜（STM）技术分别研究了模拟生物膜脂质体的结构以及胆固醇对生物膜双层结构的影响。结果表明,在扫描隧道显微镜照片中,磷脂分子在石墨表面形成规则的二维点状排列图像;磷脂胆固醇脂质体在石墨表面形成规则的二维波纹状排列图像。用小角X射线散射研究结果表明,DPPC脂质体是片层相结构,DPPC＋Chol脂质体是复相片层结构,DPPE＋Chol脂质体是片层立方相结构,DPPC＋DPPE＋Chol脂质体是立方六角形相结构。     

生物膜及其功能的量热学研究

生物膜具多种重要生理功能,因此近十几年,国际上对生物膜的研究已深入到生物学、医学的各个领域,成为当前分子生物学中最活跃的领域之一。七十年代以来,很多物理学和生物学技术都证明膜脂流动性是膜结构的一个基本特征,也是膜行使多种功能的重要体现。膜中各部分的流动性是不均匀的,它与环境及生理状态有关。生物膜的流动性主要体现为膜脂的流动性和膜蛋白的运动性。膜脂的流动性主要是指膜脂中脂肪酸烃链的运动。在正常生理条件下,膜脂大多呈液晶相,当温度降低至某一温度时,     

脂质体重组和脂蛋白体在植物生物膜研究中的应用

脂质体是磷脂在一定条件下在水中形成的由脂质双分子层组成的内部为水相的闭合囊泡。在推动生物膜的研究进展中,它作为模式系统起着非常重要的作用,能用于研究膜蛋白的性质和功能;膜脂和膜蛋白的相互关系;膜的电化学性质等。近年来脂质体重组技术开始引入到植物学研究领域,用于对植物膜蛋白的研究。本文简要介绍了脂质体的制备和脂酶体重组的方法及其在植物生物膜研究中的应用。     

脂质体重组和脂蛋白体在植物生物膜研究中的应用

脂质体是磷脂在一定条件下在水中形成的由脂质双分子层组成的内部为水相的闭合囊泡。在推动生物膜的研究进展中,它作为模式系统起着非常重要的作用,能用于研究膜蛋白的性质和功能;膜脂和膜蛋白的相互关系;膜的电化学性质等。近年来脂质体重组技术开始引入到植物学研究领域,用于对植物膜蛋白的研究。本文简要介绍了脂质体的制备和脂酶体重组的方法及其在植物生物膜研究中的应用。