同义密码子使用模式对蛋白产物表达及构象形成的影响*

鉴于遗传密码子的简并性能够将基因遗传信息的容量提升,同义密码子使用偏嗜性得以在生物体的基因组中广泛存在。虽然同义密码子之间碱基的变化并不能导致氨基酸种类的改变,在研究mRNA半衰期、编码多肽翻译效率及肽链空间构象正确折叠的准确性和翻译等这一系列过程中发现,同义密码子使用的偏嗜性在某种程度上通过精微调控翻译机制体现其遗传学功能。同义密码子指导tRNA在翻译过程中识别核糖体的速率变化是由氨基酸的特定顺序决定,并且在新生多肽链合成时,蛋白质共翻译转运机制同时调节其空间构象的正确折叠从而保证蛋白的正常生物学功能。某些同义密码子使用偏嗜性与特定蛋白结构的形成具有显著相关性,密码子使用偏嗜性一旦改变将可能导致新生多肽空间构象出现错误折叠。结合近些年来国内外在此领域的研究成果,阐述同义密码子使用偏嗜性如何发挥精微调控翻译的生物学功能与作用。     

磷酸化对多肽中Xaa-Pro片段肽脯酰胺键顺反异构的影响研究

多肽和蛋白质中Xaa-Pro片段肽脯酰胺键顺反异构对其构象与功能有重要影响.设计合成了一系列模型多肽及其磷酸化多肽,并采用核磁共振实验和分子动力学模拟的方法,研究了所合成多肽中肽脯酰胺键的顺反异构化.结果表明,对脯氨酸之前的Xaa残基进行侧链O-磷酸化会极大地影响该顺反异构化过程,进而调节肽链构象.此外,磷酸化使得多肽顺式构象比例增加,且当磷酸基团不带负电荷时顺式构象所占比例最大.同时,分子动力学模拟所得结果与核磁共振实验相一致,包括最稳定构象和顺反构象统计分布.磷酸基团所带电荷及其空间位阻可能是影响这类磷酸化多肽构象变化的主要因素.     

肌巨蛋白PEVK多肽片段的结构与功能

肌巨蛋白(titin)中的PEVK多肽片段含有多个由26-28个氨基酸残基组成的重复单元,这些重复单元被认为是该多肽片段的结构与功能单位。对不同PEVK片段的构象分析表明,PPⅡ型螺旋、转角和卷曲可能是其三种主要的构象。功能方面,PEVK片段不仅对肌巨蛋白的弹性有很大贡献,而且通过与其他肌肉蛋白的作用在肌肉弹性和组成方面起作用。     

二级结构形成：蛋白质折叠起始过程的框架模型

框架模型认为二级结构形成是蛋白质起始过程的结构基础.文章介绍蛋白质同源片段的溶液构象及其构象研究法和多肽二级结构的从头设计,并综述这些研究成果应用于折叠起始过程的理论模型和蛋白质折叠起始过程的最新研究进展.     

抗体片段在铂纳米粒子表面的构象重构

目的 最近在金纳米粒子（AuNPs）表面重构抗体片段的天然构象和功能的研究表明分子构象工程的可行性。本质上,分子构象工程就是要像蛋白质折叠一样,通过精确控制柔性非功能分子的构象使其产生新功能。本文在铂纳米粒子（PtNPs）表面重构抗体互补决定簇区（CDR）片段的天然构象和功能,旨在探索分子构象工程的普适性及揭示蛋白质结构-功能机制。方法 本文将抗溶菌酶抗体（cAB-lys3）中的CDR3片段（在单独存在时没有稳定构象和功能）通过两个Pt-S键偶联到PtNPs表面。CDR片段的天然构象和功能的恢复通过它对溶菌酶活性的抑制来表征。结果 通过多肽密度优化和表面聚乙二醇修饰,制得基于PtNPs的抗溶菌酶人工抗体（简称铂抗体）。溶菌酶活性测试结果表明,铂抗体可以特异性结合溶菌酶并显著抑制其活性。结论 本文第一次在PtNPs表面重构了蛋白质片段的天然构象并恢复了其功能,证明分子构象工程可作为一种通用方法制备基于纳米粒子的人工蛋白质。     

蛋白质溶液中构象,构象组装及构象动态学

蛋白质结构与功能关系的研究一直是生物化学和分子生物学领域内的一个主要课题。蛋白质分子结构的最重要特点是它不仅有一定的化学结构,而且有特定的空间结构,即构象。蛋白质的功能与特定的构象紧密相关,而且在蛋白质发挥功能的过程中常常伴随有构象的动态变化过程。由于生物体内蛋白质发挥作用的环境是生理pH条件下的水溶液,因此研究蛋白质在溶液状态下的构象及构象变化,对阐明蛋白质结构与功能关系是至关重要的。     

自组装在多肽药物中的应用

自组装是指分子、纳米级结构材料等基本单元自发地组装成一个稳定而又紧密结构的过程。多肽可在各种非共价驱动力下自组装形成纳米纤维、纳米层状结构、胶束等不同的形貌。因多肽具有氨基酸序列明确、易于合成、便于设计等优势,多肽自组装技术成为了近年来的一个研究热点。有研究表明,对某些多肽类药物进行自组装设计或者使用自组装肽材料作为药物递送的载体,可以解决药物自身存在的半衰期短、水溶性差、生理屏障穿透率低等问题。本文重点介绍了自组装多肽的形成机制、自组装形貌、影响因素、自组装设计方法及其在生物医学领域的主要应用,为多肽的高效利用提供参考。     

构建噬菌体展示的β转角多肽文库

可以形成I型 β转角构象的多肽CX2 GPX4 C融合表达于丝状噬菌体fd的次要衣壳蛋白 g3p的N端 ,从而展示在噬菌体的表面。构建的多肽文库容量达到 1.0 4× 10 8个。随机挑取了 19个克隆 ,序列分析表明 ,核苷酸和氨基酸的分布与预期的基本一致。19个多肽的疏水性和等电点的综合指标分布广泛。以单克隆抗体 12CA5为靶分子 ,经过 3轮筛选 ,出现明显富集。噬菌体酶联免疫吸附法 (ELISA)以及竞争性ELISA的结果表明 ,从第 3轮洗脱液中随机挑选的 15个噬菌体克隆都能结合于抗体的抗原结合位点。破坏多肽的构象 ,这种结合将丧失     

核磁共振技术在蛋白质领域的应用

简要叙述了核磁共振技术(NMR)在蛋白质领域的研究及应用。NMR法通过测定蛋白质在稀溶液状态下反应位点的特定参数来计算蛋白质的三级结构,并可深入了解一定时间范围内化学反应和蛋白质构象转变的动力学过程。通过NMR对抗原决定簇和抗体CDR作图,可以分析其一级结构和三维构象;对抗原抗体动力学的分析,对于设计基因疫苗、检测细胞表面抗原提呈以及分析抗原抗体复合物的构象变化也有着重要意义。     

应用自然界的规律与化学家的工具是创造新蛋白质的一条途径

最近蛋白质研究的一个新领域引起了人们的关注,它被雄心勃勃地称为‘从头设计蛋白质’。M.Mutter认为,设计予定立体构象的多肽顺序的工作由于对蛋白质折迭与拓扑结构的规律认识有限而受到阻碍。将化学合成的非天然的链用于构建蛋白质可以克服从头合成(de novo design)蛋白质时遇到的这种困难。     

利用蝎毒素分子骨架的蛋白质工程

利用蝎毒素的 α/β骨架设计新的多肽和蛋白质,不仅对于研究毒素本身结构和功能多样性十分重要,同时也为设计和开发新的多肽类药物提供了广阔的前景。本文就该领域的一些概况做一简要的介绍。     

非核糖体多肽合成酶研究进展

细菌和真菌采用非核糖体系统合成一些重要的多肽类物质.近年来的研究表明,在该系统中发挥关键作用的是一类分子巨大的非核糖体多肽合成酶.它们由顺序排列的组件构成,酶分子结构本身即蕴涵着多肽合成的信息.对非核糖体多肽合成酶结构和功能的了解,使人们期望可以通过对这类酶的修饰和重组来合成一些新的多肽类物质.     

PrPc介导的细胞信号转导

朊病毒病的发生是由于细胞正常朊蛋白PrPc转变成了异常构象的PrPc形式。PrPc的生理学功能目前尚不完全明确,可能与铜离子代谢、脂质摄取以及细胞信号传递有关。PrPc可以与小窝蛋白相互作用而活化Fyn非受体酪氨酸激酶从而引起下游信号通路的转导;可以作为受体与PrPc键合多肽结合后激活cAMP／PKA信号通路;以及引起细胞内钙离子浓度变化而活化信号通路。     

复合式实验动物屏障系统一款集动物饲养、实验一体化的屏障设备的设计

目的依据节能、安全、高效、实用的原则,设计一款集饲养与实验一体化的屏障设施。方法在该屏障系统中主要设计了可以组合的传入单元、生活单元、过渡单元和实验单元。在动物和物品的传递流程中,加入了自动灭菌的控制。结果本设计能够提高工作效率,有效保障实验动物的清洁度。结论本系统可以满足清洁级和SPF级的中、小规模实验动物生产及实验需要。     

Contryphan,一个结构特殊的芋螺毒素家族

Contryphan是芋螺毒素的一个重要家族,由7一11个氨基酸残基组成,具有多种翻译后修饰方式,是目前翻译后加工最复杂、密度最高的一类多肽,因此这也赋予了该家族十分新颖独特的结构.cPxXPxC为该家族共同的分子骨架,空间结构非常稳定,对于多肽药物设计、构建分子探针有很高的实用价值.该文就contryphan的生化特征.分子靶点、溶液构象以及应用前景进行了简述.     

蛋白质构象病提示的疾病防治新思路

蛋白质构象病是由于组织中特定的蛋白质承受了构象变化,进而聚集并产生沉积所引起的一种疾病。构象病概念的提出提示人们可以通过抑制或者逆转组织蛋白的变构来防治疾病,本文就蛋白质构象病的概念以及近年关注较多的β折叠形成阻断肽和分子伴侣两种防治思路予以综述。     

以Ca-Ca距离为基础的构象空间的可视化研究

蛋白质结构构象呈现明显的规律,研究其在特定构象空间的分布对蛋白质结构预测和模拟具有重要意义。本文以449个非冗余的高分辨串蛋白质结构为材料,以Ga-Ga距离向量代表蛋白质片段。然后利用主成分分析方法,建立蛋白质片段构象空间的可视化构图,并且单个蛋白质分子可以映射到该空间形成一个顺序连接的路径。从而,可以很直观的分析各长度片段（4-9个残基的片段）的分布情况及其内在的连接关系。图形显示了明显的聚集性,以及各种类型片段与二级结构明显的对应关系。     

蛋白质分子细胞定位的应用

蛋白质分子的功能与其在细胞内的定位密切相关,其细胞定位在新基因克隆、基因功能研究、多肽分子细胞内传送、临床药物设计方面发挥越来越重要的作用。     

超分子多肽自组装在生物医学中的应用

近年来,自组装多肽纳米技术因其可形成规则有序的结构、具有多样的功能而备受关注。研究发现自组装多肽能在特定的条件下形成具有确定结构的聚集体,这种聚集体具备生物相容性好、稳定性高等优点,表现出不同于单体多肽分子的特性和优势,因此其在药物传递、组织工程、抗菌等领域具有良好的应用前景。文中介绍了自组装多肽形成的分子机理、类型、影响因素,综述了自组装多肽形成的纤维肽基水凝胶与自组装抗菌肽的最新进展,并提出目前多肽自组装技术所存在的问题及展望。     

多酚化合物对蛋白质构象疾病的抑制作用研究进展

多酚化合物是广泛存在于中草药或植物性食物中的生物活性分子。大量研究表明多酚化合物对蛋白质构象疾病具有防治作用，如可通过疏水作用抑制蛋白质或多肽形成淀粉样纤维或解聚淀粉样纤维，或者通过其抗氧化性降低淀粉样纤维对细胞的氧化损伤。本文综述了近年来中草药或食物来源的天然多酚化合物体外抑制蛋白质或多肽错误折叠和淀粉样纤维形成，以及在动物疾病模型体内的抑制效果及作用机理的研究进展，以期为该类化合物预防和减轻蛋白质构象疾病的应用提供基础参考。