产碱杆菌Alcaligenes sp.KS-85来源肌酸酶活性中心的关键氨基酸功能研究

肌酸酶(Creatinase,EC 3.5.3.3)水解肌酸生成尿素和肌氨酸,是肌酐多酶级联检测中的关键酶。为进一步解析产碱杆菌来源肌酸酶的催化机理,利用蛋白质同源建模、分子对接、丙氨酸扫描技术分析了酶与底物的相互作用,并聚焦于酶活性中心4个功能未知的保守位点Phe64、Asp102、Phe252、Phe321,通过将氨基酸残基定点突变为6种具有代表性的氨基酸,结合生化实验对其功能进行解析。经研究,所有突变体的kcat值大幅度降低;除6个突变体:F252A、F252S、F252Y、F252W、F321A、F321Y的KM值降低,其余突变体的KM均提高。结构分析表明Phe252通过与Tyr259形成的π-π堆积稳定酶-底物复合体;Asp102通过与Arg66,Gly322的氢键相互作用稳定酶反应的过渡态;Phe321,Phe64位于底物两侧,通过疏水侧链的排斥作用及空间位阻影响底物的定位。本研究通过对活性中心氨基酸残基的功能解析,为肌酸酶的催化机制解析和分子改造奠定了基础。     

Ydj1p二聚体中β14~β15与domain-III分离的拉伸分子动力学模拟研究

分子伴侣Hsp40是一种以二聚体的形式调控非天然多肽折叠的热激蛋白。本文通过拉伸分子动力学研究了酵母Hsp40家族成员Ydj1p二聚体中β14-β15与domain-Ⅲ的分离过程,深入探讨了影响Ydj1p二聚体稳定性的重要残基和相互作用力。研究表明,残基Thr366、Asp368、Cys370、Leu372和Phe375在Ydj1P二聚体的形成过程中发挥着重要的作用。其中,β14-β15中的残基Thr366和Asp368分别通过与domain-Ⅲ内的残基Asp291、Trp292和Trp292、Lys294之间形成的氢键,Asp368通过与domain-Ⅲ内的残基Lys314形成盐桥,Cys370、Leu372和Phe375则是通过与domain-Ⅲ形成疏水作用力来稳定Ydj1p二聚体结构。     

米曲霉木糖醇脱氢酶的分子模建与对接

[目的]研究米曲霉木糖醇脱氢酶基因的结构与功能.[方法]克隆测序来源于米曲霉的木糖醇脱氢酶(XDH)基因,利用Swiss-MODEL和Modeller对XDH进行三级结构模建,通过PROCHECK和Prosa2003对得到的4个目标模型进行评价,从中得到一个最佳模型.在同源建模的基础上,通过分子对接软件MolsoftICM-Pro,对辅因子进行对接,预测了XDH与NAD+、Zn2+作用的相关残基.寻找底物木糖醇与XDH结合的可能活性口袋,用Molsoft模拟XDH与木糖醇的对接,预测了酶与底物作用的关键氨基酸残基.[结果]结构分析显示,米曲霉XDH含有醇脱氢酶家族锌指纹结构和典型醇脱氢酶Rossmann折叠的辅酶结合域,属于Medium-chain脱氢酶(MDR)家族.通过对接研究,预测了XDH与NAD+之间形成氢键的氨基酸有Asp206、Arg211、Ser255、Ser301和Arg303,这些氨基酸位于结合域,与Zn2+形成氢键的氨基酸有His72和Glu73,位于催化域,与天然底物木糖醇形成氢键的氨基酸有Ile46、Ile349、Lys350和Thr351,位于催化域.[结论]所得信息对XDH分子定向改造、拓展米曲霉工业应用范围有重要意义.     

基于中草药活性成分的GSK-3β抑制剂的分子模拟北大核心CSCD

使用分子对接和分子动力学方法,研究了一类中草药活性成分抑制糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)的机理。结果表明:筛选出的芦丁、杨酶酮、二氢丹参酮I和人参皂苷Rb1能够与GSK-3β良好地结合,其中芦丁、杨酶酮和二氢丹参酮I主要结合于GSK-3β的ATP结合口袋区域,人参皂苷Rb1主要结合于GSK-3β的T-loop区域,配体和蛋白之间形成的氢键的数目和存活率是影响结合能力的主要因素,氢键的形成主要取决于配体中的含氧和含氮基团。基于这些有效成分进行结构设计可能获得GSK-3β的高效抑制剂。     

基于中草药活性成分的GSK-3β抑制剂的分子模拟

使用分子对接和分子动力学方法,研究了一类中草药活性成分抑制糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)的机理。结果表明:筛选出的芦丁、杨酶酮、二氢丹参酮I和人参皂苷Rb1能够与GSK-3β良好地结合,其中芦丁、杨酶酮和二氢丹参酮I主要结合于GSK-3β的ATP结合口袋区域,人参皂苷Rb1主要结合于GSK-3β的T-loop区域,配体和蛋白之间形成的氢键的数目和存活率是影响结合能力的主要因素,氢键的形成主要取决于配体中的含氧和含氮基团。基于这些有效成分进行结构设计可能获得GSK-3β的高效抑制剂。     

光肩星天牛气味结合蛋白AglaOBP12同源建模及与乙酸-顺-3-己烯酯的分子对接研究

【目的】研究光肩星天牛Anoplophora glabripennis气味结合蛋白AglaOBP12与寄主植物挥发物乙酸-顺-3-己烯酯的相互作用机制,为利用化学生态手段调控光肩星天牛行为提供理论依据。【方法】采用同源建模预测AglaOBP12三维结构,虚拟氨基酸突变构建两个突变子,利用Molegro Virtual Docker程序进行分子对接研究AglaOBP12与乙酸-顺-3-己烯酯的结合模式。模型的合理性评价采用GMQE、QMEAN、ramachandran图和Verify-3D。【结果】AglaOBP12的三维结构由6个α-螺旋构成且形成锥形疏水口袋结构。6个保守半胱氨酸在螺旋结构之间形成稳定结构的3个二硫键。AglaOBP12的C端疏水性氨基酸位于结合口袋的出口并对口袋形成一定的遮挡。乙酸-顺-3-己烯酯位于疏水口袋中与疏水性氨基酸发生作用,而亲水头部羰基氧原子则与Asn123产生氢键。在与突变子N123A的对接中,乙酸-顺-3-己烯酯更接近疏水口袋的出口,乙酸-顺-3-己烯酯与C端Phe135形成氢键。而在与突变子F135E/L136E/V137E的对接中,乙酸-顺-3-己烯酯位于疏水口袋较深处,但未发现与Asn123氢键作用,相比野生型,两个突变子的对接空间能和范德华尔能增大,结合稳定性下降。【结论】乙酸-顺-3-己烯酯位于AglaOBP12疏水口袋并通过氢键与Asn123形成稳定的复合物,AglaOBP12的Asn123和C端疏水氨基酸对结合乙酸-顺-3-己烯酯具有重要作用。     

竹节人参总皂苷对脑缺血大鼠兴奋性氨基酸的影响

目的:探讨竹节人参总皂苷对大鼠脑缺血及其再灌注后脑组织兴奋性氨基酸(EAA)含量的影响,以确定竹节人参对抗缺血性脑损伤,防止缺血时EAA升高的主要活性部位。方法:将大鼠用竹节人参总皂苷处理后,建立大鼠脑缺血模型,观察竹节人参总皂苷对大鼠脑组织中的谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、γ-氨基丁酸(GABA)、甘氨酸(Gly)的影响。结果:竹节人参总皂苷对正常大鼠脑组织EAA含量无影响,可使脑缺血及其再灌注损伤大鼠脑组织Glu、Asp含量降低,对GABA、Gly无明显影响。结论:竹节人参总皂苷可对抗缺血性脑损伤,防止缺血时EAA的升高,从而发挥对脑损伤的保护作用,与竹节人参作用相似,竹节人参总皂苷是竹节人参具有本作用的主要活性部位。     

预测蛋白质—蛋白质复合物结构的软对接算法

提出了一种有效的软对接算法 ,用于在已知受体和配体三维结构的条件下预测蛋白质 蛋白质复合物的结构。该算法的分子模型基于Janin提出的简化蛋白质模型 ,并在此基础上有所改进。对蛋白质分子表面的柔性氨基酸残基Arg、Lys、Asp、Glu和Met进行了特殊处理 ,通过软化分子表面的方式考虑了它们的侧链柔性。采用双重过滤技术来排除不合理的对接结构 ,此过滤技术是以复合物界面几何互补性和残基成对偏好性为标准提出的。对所得到的构象进行能量优化 ,之后用打分函数对这些结构进行排序 ,挑选出与复合物天然结构接近的构象。该打分函数包括静电、疏水和范德华相互作用能。用此算法对 2 6个复合物进行了结构预测 ,均找到了近天然结构 ,其中有 2 0个复合物的近天然结构排在了前 10位。改进的分子模型可以在一定程度上描述蛋白质表面残基侧链的柔性 ;双重过滤技术使更多的近天然结构保留下来 ,从而提高了算法成功预测的可能性 ;打分函数可以较合理地评价对接结构。总之 ,此种软对接算法能够对蛋白质分子识别的研究提供有益的帮助。     

西洋参总皂苷酶水解产物成分研究

西洋参总皂苷经β-糖苷酶催化水解,采用HPLC检测分析确定西洋参总皂苷中的主要原人参二醇型皂苷Rb1、Rd、Rc和Rb2已经完全被水解。水解产物通过反复硅胶柱层析和反向硅胶柱层析分离纯化得到7个皂苷,通过NMR谱图分析分别鉴定为人参皂苷compound K(1)、人参皂苷Mc(2)、人参皂苷Rg1(3)、人参皂苷Rg2(4)、人参皂苷Re(5)、人参皂苷F1(6)和拟人参皂苷F11(7)。β-糖苷酶催化西洋参总皂苷水解实验表明,西洋参中原人参二醇型皂苷的水解产物是人参皂苷compound K和人参皂苷Mc。     

新型抗菌多肽LC1的1H—NMR谱峰归属和二级结构分析

LC1是从枯草杆菌A0 14的分泌物中分离出的一种新型抗菌多肽 ,具有很强的抗水稻白叶枯致病菌的能力。应用 2D NMR技术研究LC1的溶液构象 ,通过分析其在水和重水中的DQF COSY、TOCSY和NOESY等1H NMR谱 ,识别了LC1全部 4 7个氨基酸残基的自旋体系 ,并通过分析NOESY谱中dαN、dNN、dβN和dαδ的联系完成了序列专一谱峰归属 ,标定了全部主链质子和绝大部分侧链质子的化学位移。谱峰归属结果和NMR数据分析表明LC1的二级结构主要为伸展构象 ,其中肽段Phe2 5～Asp3 1和Tyr3 6～Glu42 构成反平行 β折叠 ,并由Ser3 2 ～Gly3 5所形成的β转角相连接。LC1不含或仅含少量α螺旋。同时 ,通过对LC1的大量疏水氨基酸残基之间NOE联系的分析 ,推测LC1具有一个以Trp2 3 为中心的疏水核心。     

白藜芦醇靶点蛋白质的研究

为探讨白藜芦醇在肿瘤细胞中的结合靶点蛋白质.采用亲和甄别磁珠法生物淘洗白藜芦醇的靶点蛋白质.在构建并优化了白藜芦醇结构模型的基础上,通过分子动力学优化分析白藜芦醇与其靶点蛋白质的结构模型,并且使用分子对接分析验证两者的结合作用.结果表明,亲和甄X别磁珠法直接筛选到的能与白藜芦醇的特异性结合的蛋白质是Myosin蛋白质和Actin蛋白质,并且成功构建得到了合理的白藜芦醇分子与Actin蛋白质的复合物的三维结构.通过分析白藜芦醇分子与Actin蛋白活性氨基酸残基结合模式发现,残基Val30,Phe31,Pro32,Thr203,Ala204,Glu205,Pro243,Asp244,等对两者的结合都有重要贡献.白藜芦醇是通过作用于肿瘤细胞的骨架结构蛋白来干扰细胞的有丝分裂过程,从而导致肿瘤细胞的体外增殖受到抑制.     

人参皂苷与生态因子的相关性

环境条件影响中药材活性成分的形成和积累.利用各种数学统计分析方法探讨影响人参皂苷积累的生态因子,提高人参品质.人参样品采自人参道地产区(主产区)吉林、辽宁、黑龙江三省5年生栽培人参,同时采集采样点处的土壤样品.超高效液相(UPLC)色谱法分析了不同产区9种人参皂苷(Rg1、Re、Rf、Rg2、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd)的含量;利用“中药材产地适宜性分析地理信息系统”的生态因子空间数据库,获得采样区包括温度、水分、光照等10个生态因子数据;按土壤理化性质常规方法测定土壤样品中的有效硼、有效铁等微量元素和速效氮、速效钾等有效养分.对人参有效成分含量与土壤养分进行典型相关性分析发现,土壤中的有效硼、有效铁、速效氮与人参皂苷含量呈显著正相关,即适当提高土壤中有效硼、有效铁和速效氮的含量可以促进人参皂苷成分的积累,土壤水分与所测人参皂苷含量(Rb3除外)呈显著正相关,速效磷(P)、pH、速效锌(Zn)与各人参皂苷含量呈弱相关;人参皂苷与气候因子相关分析表明,温度(年活动积温、年平均气温、7月最高气温、7月平均气温、1月最低气温、1月平均气温)与人参皂苷含量呈显著负相关,其中与药典中人参含量测定项下的人参皂苷Rg1、Re、Rb1负相关尤为显著(r＞0.6),说明在一定温度范围内,人参皂苷是随着温度的降低而升高的,即适当低温有利于人参皂苷有效成分的积累;海拔与人参皂苷Rc、Rb2、Rb3含量呈显著正相关(r＞0.6),即相对较高的海拔可以促进这3种成分的积累;而年均降水量、年相对湿度和年均日照时数与人参皂苷相关不显著.通过主成分分析(PCA)、典型相关分析、排序等统计方法,考察不同产地样品中人参皂苷含量与生态因子间的相关性,研究结果揭示了温度在人参的主要活性成分-皂苷类形成中起决定性作用,在一定的温度范围内,温度越低越有利于人参皂苷的积累;阐明了土壤中的有效硼、有效铁、速效氮与人参皂苷含量成正相关.研究结果提示在人参实践生产中可以通过适当低温处理,增施硼、铁、氮肥等农艺措施来调控人参皂苷含量.     

长野芽孢杆菌普鲁兰酶的同源建模及三维结构分析

普鲁兰酶(Pullulanase)是脱支酶,因其能水解葡聚糖的α-1,6-糖苷键而有不同的工业应用潜力。本研究通过同源建模和分子对接的方法对长野芽孢杆菌(Bacillus naganoensis)普鲁兰酶进行建模及其三维结构分析,表明该酶由CBM41-X45aX25-X45b-CBM48-GH13_14多结构域组成,酶蛋白中心形成其催化区,催化区的Asp619、Glu648和Asp733三个残基构成酶的催化三联体。同时,通过柔性对接研究了酶与底物分子相互作用的关系,并预测构成酶的活性中心相关氨基酸残基,为进一步改良酶的特性提供重要的理论依据。     

非解朊栖热菌HG102耐热β-糖苷酶的结构与功能研究

非解朊栖热菌HG10 2耐热 β-糖苷酶为 (β/α)₈桶状结构 ,是具有水解功能和转糖苷功能的单体酶。该酶可以作为一个很好的模型来研究糖苷酶的反应机制、底物特异性和耐热的分子基础。根据对该酶的晶体结构解析和同家族酶的结构比较 ,推测Glu164和Glu338分别是质子供体和亲核基团两个活性位点 ;在α-螺旋N端第一位的脯氨酸和蛋白质外周的精氨酸是耐热机制的关键位点和关键氨基酸残基。为确定这些氨基酸残基的功能 ,通过基因定点突变的方法分别把Glu164、Glu338、Pro316、Pro356、Pro344和Arg325置换成Gln、Ala、Gly、Ala、Phe和Leu ,同时还对Pro316和Pro356进行了双置换。突变酶经过纯化得到电泳纯 ,用CD光谱进行了野生酶和突变酶的结构比较。通过突变酶的酶功能和酶学性质分析 ,结果表明Glu164和Glu338分别是质子供体和亲核基团 ,亲核基团的突变酶TnglyE338A可以合成混合型糖苷键寡糖类似物 ;在α-螺旋N端第一位的Pro316和Pro356以及在蛋白质外周形成离子键的Arg325均是对耐热性有贡献的关键氨基酸残基。     

关于蛋白质二级结构α-螺旋中氢键构成的准确表述

在介绍蛋白质二级结构α-螺旋中的氢键构成时,宜强调"从N端往C端方向",以及"每个氨基酸残基的C=O上的氧和它前面的第4个氨基酸残基的N-H上的氢形成氢键"这2点,这有助于学生准确理解α-螺旋结构的特点。     

版纳微型猪近交系CATSPER3基因克隆、序列及发育进化分析

获得版纳微型猪近交系(BMI)CATSPER3基因部分编码区序列,通过生物信息学分析其氨基酸序列和进行不同物种间的同源性比较。以版纳微型猪近交系的公猪睾丸为材料提取RNA,RT-PCR方法扩增CATSPER3基因部分编码区序列,利用在线分析软件进行生物信息学分析。结果显示,扩增出CATSPER3基因部分编码区序列。生物信息学分析表明,推导氨基酸序列,编码蛋白分子量为19.397 3 k D,理论等电点为5.05;在氨基酸组成上,酸性氨基酸(Asp+Glu)有24个、碱性氨基酸(Lys+Arg)有16个,其中以亮氨酸(Leu)占13.3%、缬氨酸(Val)占9.6%、苏氨酸(Thr)占9.0%、苯丙氨酸(Phe)占8.4%、谷氨酸(Glu)占7.2%,天冬氨酸(Asp)占7.2%等含量较高。在核苷酸相似度上与普通猪相似度最高,与山羊核苷酸的相似度较低;分子系统进化树表明与非近交系猪同处于一个分支中,亲缘关系较近,与山羊和绵羊亲缘关系较远。     

藏红花凝集素分子化学修饰与其活性的关系

对甘露糖专一性结合藏红花凝集素 (Crocussativuslectin ,CSL)分子进行化学修饰 ,测定酿酒酵母 (S .cerevisiae)凝集活性和寡糖专一性结合活性的变化 .实验结果表明 ,Cys的修饰与活性无关 ,Arg、Tyr和His的修饰降低了CSL分子的酵母凝集活性和寡糖结合活性 ,但对CSL的CD光谱无显著影响 ,表明其为凝集素的活性氨基酸残基 .Glu和Asp的化学修饰可使CSL的凝集活性大幅度降低 ,与特异性寡糖的亲和力增大 ,CD光谱变化明显 ,提示CSL分子中的Glu和Asp对其空间结构影响较大 ,氨基酸羧基的修饰导致CSL构象改变 ,蛋白与寡糖的结合位点暴露 ,可有效结合的位点数增加     

人参皂苷Rb1、Rg1、Re对白血病细胞株KG1α增殖的影响

目的:探讨人参皂苷Rb1、Rg1、Re对急性髓系白血病细胞株(KG1α)增殖的影响.方法:取对数生长期KG1α细胞,分设人参皂苷Rb1、Rg1、Re组和常规培养组,以MTT比色法检测作用24h、48h、72h时对KG1α细胞增殖抑制作用,并计算Rb1的IC_(50)值,以此浓度为工作浓度,设常规培养组和处理组,台盼蓝计数法观察对KG1α细胞增殖的影响;流式细胞术测定细胞周期分布的变化.结果:MTT、台盼蓝计数显示人参皂苷单体Rb1、Rg1可抑制KG1α细胞增殖,呈浓度依赖性,以Rb1抑制效应最佳,于作用48h抑制率最高.台盼蓝计数显示人参皂苷单体Rb1-120μmol/L作用48h时抑制率达50.22%;流式细胞术结果提示,与对照组比较,Rb1-120μmol/L组G_2/M期KG1α细胞比例增加(P<0.05).结论:Rb1可抑制KG1α细胞体外增殖,其增殖抑制作用与将KG1α细胞阻滞于G_2/M期有关.     

人参皂苷合成关键元件HMGR基因生物信息学分析

[目的]对人参皂苷生物合成途径关键元件HMGR基因进行生物信息学分析。[方法]采用生物信息学方法对人参HMGR基因编码蛋白的理化性质、结构、功能及亲缘关系进行系统分析。[结果]Pg HMGR基因序列有53个限制性酶切位点,编码573个氨基酸残基,蛋白亲水性趋势较平稳,疏水性较差;三维结构与人类其中的一个HMGR基因编码的蛋白具有54.92%的相似空间结构;推测HMGR基因可能在生物学、细胞及分子功能方面发挥重要作用;与三七HMGR基因序列同源性最高,相似性达92.49%。[结论]通过对HMGR基因功能及蛋白结构预测,明确了HMGR基因与人参皂苷生物合成密切相关,为人参皂苷HMGR基因的生物学功能研究奠定基础。     

基于TCMSP数据库的分子对接虚拟筛选JAK3特异性抑制剂CSCD

以LeDock分子对接软件对TCMSP数据库中的13445种中草药成分小分子与JAK3激酶进行分子模拟对接研究,分析对接结合自由能与配体效率,筛选出18种小分子,再根据受体与配体的相互作用进一步分析,得到7种与JAK3激酶有较好结合作用的小分子,并且发现JAK3激酶分子中氨基酸残基Arg953、Asp967、Lys830、Ala966和Asn954是小分子与酶形成氢键作用的重要位点,为JAK3抑制剂的开发设计提供有力依据。以其他JAK家族成员为靶蛋白,进行反向筛选,发现断马钱子苷(scologanin)对JAK3激酶表现出强结合力与高选择性。本研究意在寻找可以作为JAK3激酶高选择性抑制剂的中草药药效小分子,结果发现断马钱子苷具备相应的潜力,值得进一步深入研究。