蛋白质结构型的定义和识别

提出紧结构域的概念,由二级结构序列中一段或几段连续的α螺旋和β折叠构成的空间紧密堆集的最大折叠体称为紧结构域.利用3种紧结构域（α域,β域和α/β域）定义球蛋白的5种结构型：α型蛋白,β型蛋白,α/β型蛋白,多域蛋白和ζ型蛋白.将1 261个代表性的蛋白质(1 022家族)进行分类,并和SCOP库的分类做了比较.进行了删去序列冗余的分析.在此基础上提出结构型的预测方案,成功率在82%～85%.     

蛋白质结构型的识别方法

给出了α型、β型、α/β型、多域型蛋白质二级结构主序列六联体的分布规律.提出了根据蛋白质二级结构主序列对蛋白质结构型进行识别(分类)的方法.以蛋白质二级结构主序列三联体为参数,利用Mahalanobis距离方法对上述4种结构型的蛋白质进行识别,分类的总体准确率为81%;以二级结构主序列中六联体的频数构成蛋白质结构的多样性源,利用多样性增量极小化对上述4种结构型进行识别,分类的总体准确率为83%. 同时也给出了对紧结构域的识别途径.     

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。     

锚蛋白重复序列介导的蛋白质-蛋白质相互作用

锚蛋白重复序列(ANK)是生物体中广泛利用的一种序列模体.ANK模体在ANK结构域中折叠成β₂α₂结构,在空间上则形成L型结构.数目不等的ANK串联起来, 依靠氢键和疏水相互作用,组成紧密、稳定的结构域,并且形成了种类众多但功能各异的ANK蛋白质分子.ANK结构域介导蛋白质与蛋白质的相互作用,它能够和多种配体结合,实现纷繁复杂的生物功能.着重介绍几类结构已知的ANK家族蛋白质分子及复合物的结构特征、生理功能及与疾病的关系.     

大鼠MUPP1蛋白PDZ8结构域的生化及晶体结构特性（英文）

多重PDZ结构域蛋白1型(MUPP1)是一种存在于上皮细胞和神经细胞内含有13个PDZ结构域的重要支架蛋白.在上皮细胞中,MUPP1蛋白在紧密连接结构的形成和上皮细胞的极化过程中发挥重要作用.而在中枢神经系统中,MUPP1基因的1个提前终止突变导致了其最后12个PDZ结构域的缺失,以及严重的先天性脑积水.此外,MUPP1蛋白的表达水平与酒精依赖性和药物戒断的严重性也具有显著的相关性.因此,对MUPP1蛋白所含的PDZ结构域进行纯化和性质鉴定,将有助于深入研究MUPP1蛋白的功能和分子机制.在本文研究中,利用亲和纯化和分子筛技术,对大鼠来源的MUPP1蛋白的第8个PDZ结构域进行了表达和纯化.多角度激光光散射的数据表明:MUPP1-PDZ8结构域在溶液中为单体,分子量为16.4 k D.圆二色谱结果表明,MUPP1-PDZ8结构域具有较好的二级结构折叠,测得其熔解温度为71.6摄氏度,暗示该PDZ结构域在溶液中非常稳定.最后,MUPP1-PDZ8结构域的晶体结构显示,该结构域属于I型PDZ结构域,包含3个α螺旋和6个β折叠.其中GLGL模块、β折叠B上的1 351位亮氨酸,以及α螺旋B上的1 405位异亮氨酸/1 398位组氨酸形成的PDZ结合口袋,可以特异性地与其目标蛋白质的羧基末端相结合.综上所述,本文的研究提供了MUPP1-PDZ8结构域的生化特性,以及该结构域与其目标蛋白质相互作用的分子机制,这将为MUPP1蛋白的功能研究提供生物化学与结构生物学的理论基础.     

大鼠MUPP1蛋白PDZ8结构域的生化及晶体结构特性

多重PDZ结构域蛋白1型（MUPP1）是一种存在于上皮细胞和神经细胞内含有13个PDZ结构域的重要支架蛋白.在上皮细胞中,MUPP1蛋白在紧密连接结构的形成和上皮细胞的极化过程中发挥重要作用.而在中枢神经系统中,MUPP1基因的1个提前终止突变导致了其最后12个PDZ结构域的缺失,以及严重的先天性脑积水.此外,MUPP1蛋白的表达水平与酒精依赖性和药物戒断的严重性也具有显著的相关性.因此,对MUPP1蛋白所含的PDZ结构域进行纯化和性质鉴定,将有助于深入研究MUPP1蛋白的功能和分子机制.在本文研究中,利用亲和纯化和分子筛技术,对大鼠来源的MUPP1蛋白的第8个PDZ结构域进行了表达和纯化.多角度激光光散射的数据表明: MUPP1-PDZ8结构域在溶液中为单体,分子量为16.4 kD.圆二色谱结果表明,MUPP1-PDZ8结构域具有较好的二级结构折叠,测得其熔解温度为71.6摄氏度,暗示该PDZ结构域在溶液中非常稳定.最后,MUPP1-PDZ8结构域的晶体结构显示,该结构域属于I 型PDZ 结构域,包含3个α螺旋和6个β折叠.其中GLGL模块、β折叠B上的1 351位亮氨酸,以及α螺旋B上的1 405位异亮氨酸/1 398位组氨酸形成的PDZ结合口袋,可以特异性地与其目标蛋白质的羧基末端相结合.综上所述,本文的研究提供了MUPP1-PDZ8结构域的生化特性,以及该结构域与其目标蛋白质相互作用的分子机制,这将为MUPP1蛋白的功能研究提供生物化学与结构生物学的理论基础.     

非生物逆境胁迫相关NAC转录因子的生物信息学分析

通过生物信息学手段,对22种NAC蛋白(14种非生物逆境胁迫相关NAC蛋白、8种涉及不同生物学功能的NAC蛋白)进行氨基酸序列比对和系统发生树构建,对14种非生物逆境胁迫相关NAC蛋白氨基酸组成、理化性质、亲/疏水性、保守结构域、亚细胞定位、二级结构及三级结构等进行了分析、预测。结果显示,22个NAC蛋白中,非生物逆境相关的NAC蛋白聚成一类,其余NAC蛋白聚为另一类;非生物逆境胁迫相关的NAC蛋白序列分析显示,N-端具有A、B、C、D、E 5个保守的亚结构域,共同组成NAC结构域,C-端含有多个保守的酸性氨基酸位点,具有转录激活功能,同时蛋白中含有多个丝氨酸(S)、苏氨酸(T)和酪氨酸(Y)磷酸化位点;非生物逆境胁迫相关NAC蛋白主要亲水区域位于A、C、D亚域,大多定位于细胞核,个别定位于细胞质或线粒体,二级结构则以α-螺旋和β-折叠片为主;拟南芥RD26和ANAC三级结构上的一致性暗示了功能上的相似。     

一个新的家蚕转录相关锌带蛋白基因的克隆及序列分析

锌带蛋白(zinc ribbon protein )是锌指类蛋白的一种,它的Cys4 Zn(2+)结合位点由3个β₂片层折叠而成,而不是α螺旋结构。锌带结构与锌指结构同为转录因子结合核酸的结构域,锌带蛋白作为转录相关因子在调节基因表达活性等方面具有重要作用。在对家蚕 Bombyx mori蛹cDNA文库测序中,发现一个新的编码家蚕锌带蛋白基因的EST序列（GenBank 登录号DY230964）,以此序列为信息探针检索家蚕EST数据库,通过同源筛选,获得一个新的家蚕锌带蛋白基因cDNA全序列并经RT-PCR检测和克隆、测序验证,结果表明与电子克隆序列完全一致。我们将其命名为 BmZNRD1 (Zinc Ribbon Domain Containing 1)（GenBank登录号DQ432055）。该基因全长为675 bp,由363 bp的开放阅读框序列(ORF)、10 bp的5′端非翻译区序列(5′UTR)和302 bp 的3′端非编码区序列(3′ UTR)组成,其编码的120个氨基酸序列与其他真核生物间具有较高的同源性（达60%左右）,预测分子量为13.54 kD, 等电点为6.8。BmZNRD1编码的氨基酸序列是一种锌带蛋白,推测有2个功能结构域,分别是位于N-端的Cx₂Cx₁₄Cx₂C和C-端的Cx₂Cx₂₄Cx₂C,其中C-端保守氨基酸序列Cx₂Cx₆Yx₃QxRSADEx₂TxFx₂Cx₂C在生物进化中保守性很高,从酵母、果蝇、线虫到两栖类、哺乳类都有发现该结构域的存在,与酵母RNA聚合酶A亚单位9和转录相关蛋白有很高的相似性,推测其具有相同的功能。将BmZNRD1基因cDNA序列与家蚕基因组序列进行比对,结果表明该基因具有3个外显子,2个内含子,外显子/内含子边界符合经典的GT-AG规则。 关键词： 家蚕; 锌带蛋白基因; 电子克隆; 基因克隆; 序列分析     

植物翻译控制肿瘤蛋白的分子结构特征与功能预测分析

翻译控制肿瘤蛋白(The translationally controlled tumor protein,TCTP)是一类广泛存在于动物、植物及酵母中的,在进化上高度保守、与其它任何蛋白家族均未显示出明显的序列同源性的蛋白.采用生物信息学的方法和工具对已在GenBank上注册的拟南芥(Arabidopsis thaliana)、牵牛(Ipomoea nil)、草莓(Fragaria x ananassa)、橡胶树(Heveabrasiliensis)、南瓜(Cucurbita maxima)、卷心菜(Brassica oleracea)的翻译控制肿瘤蛋白的核苷酸及氨基酸序列进行分析,并对其组成成分、转运肽、跨膜结构域、疏水性/亲水性、蛋白质的二级及三级结构、分子系统进化关系等进行预测和分析.结果 表明,该基因的全长包括5'、3'非翻译区和一个开放读码框,其编码的蛋白是一个无跨膜结构域,不具转运肽的亲水性蛋白,包括一个β-折叠核心区和一个主要的α-螺旋区,不规则卷曲散布于整个蛋白质中,具有TCTP-1和TCTP-2两个特征结构域.     

大花杓兰亲环素基因(CmCyP)的克隆及生物信息学分析

亲环素是一个多基因家族,在植物生命活动中发挥着重要的作用。该研究以大花杓兰(Cypripedium macranthum)为材料,采用RT-PCR技术克隆到1个亲环素基因(CyP),并对其进行生物信息学分析。结果表明:大花杓兰CyP基因的开放阅读框序列为525 bp,命名为CmCyP(GenBank登录号为MH411125),编码174个氨基酸。预测CmCyP蛋白是一个位于细胞质、相对分子量约为18 kD、理论pI为8.73、无信号肽、跨膜结构域的亲水性蛋白质。磷酸化和糖基化位点预测分析发现,CmCyP蛋白存在18个潜在的磷酸化位点和2个潜在的糖基化位点。蛋白保守结构域预测分析发现,CmCyP蛋白包含一个高度保守的肽脯氨酰顺反异构酶结构域,属于单结构域亲环素。对二级结构进行预测分析发现,CmCyP蛋白中存在无规卷曲70个、延伸链56个、α-螺旋23个、β-折叠25个,这4种结构元件在三级结构中也有体现。系统进化树结果显示,大花杓兰CmCyP蛋白与铁皮石斛(Dendrobium catenatum)和万带兰(Vanda hybrid cultivar)的CyP蛋白的亲缘关系较近。该研究首次克隆了大花杓兰亲环素基因(CmCyP),为进一步探讨CmCyP基因的生物学功能奠定了基础。     

黄瓜CsEXP 10基因的电子克隆及生物信息学分析

以黄瓜CsEXP10 cDNA片段为信息探针,利用电子克隆和序列拼接方法获得了1191bp的cDNA序列。应用生物信息学软件预测了该蛋白的理化性质、卷曲螺旋、疏水性、信号肽、跨膜结构、糖基位点、活性位点、亚细胞定位及二级和高级结构。结果表明：该蛋白是一个疏水性稳定蛋白,定位于细胞壁,含有4个α-螺旋,11个β-折叠,5个跨膜区域,10个糖基化位点,具有催化域和多糖结合域两个结构域。     

川芎咖啡酸-3-O-甲基转移酶的同源建模与分子模拟对接

[目的]分析川芎咖啡酸-3-O甲基转移酶(Caffeic acid-3-Omethyltransferase,COMT)序列特征、蛋白结构和活性位点。[方法]以紫花苜蓿中COMT的晶体结构为模板,利用同源建模构建川芎(Ligusticum chuanxiong Hort)COMT的三维模型。[结果]经过动力学优化后,川芎COMT的三维模型与紫花苜蓿COMT的结构极为相似,主要由α-螺旋和β-折叠构成,其中α-螺旋占37.26%、β-折叠占10.41%、无规卷曲占52.33%。川芎COMT含有两个重要的结构域:咖啡酸结合域与S-腺苷甲硫氨酸结合域,主要通过氢键与范德华力结合,其中咖啡酸与川芎COMT分子中的Asp208和Gly210形成氢键,S-腺苷甲硫氨酸与川芎COMT分子中的Ser186、Thr213、Ala215、Thr216、Trp268及Asp272等残基形成氢键。[结论]该文得到川芎COMT的序列特征、蛋白结构和活性位点,为该类COMT的催化机理研究和分子工程改造奠定基础。     

伪狂犬病病毒宿主关闭蛋白的基因克隆及结构分析

为研究伪狂犬病病毒 (pseudorabiesvires ,PRV)UL4 1基因编码的病毒宿主关闭蛋白 (VHS)的结构与功能 ,通过PCR扩增得到含UL4 1基因完整编码区的 1174bp片段 ,将该片段克隆到表达载体pGEX KG中GST下游 ,在大肠杆菌BL2 1(DE3)中实现了GST VHS融合蛋白的高效表达 .序列分析发现VHS蛋白具有 4个保守区 ,并且第 3个保守区与核酸内切酶结构域FEN 1(1A76 )高度同源 .PROSPECT软件预测的伪狂犬病病毒VHS蛋白三维结构中含有 10个α螺旋和 2 2个β折叠 ,与单纯疱疹病毒Ⅰ型的VHS蛋白三维结构十分相似 .     

猪口蹄疫病毒受体通用亚基αv的基因克隆及序列分析

病毒受体是病毒宿主范围和组织嗜性的决定因素。研究发现,至少有四种整联蛋白αvβ1、αvβ3、αvβ6、αvβ8是口蹄疫病毒(FMDV)的受体,其中αv是4种受体的通用亚基。首次从口蹄疫病毒实验感染猪的肺组织中克隆到了通用亚基αv基因并对其核苷酸序列和推导的氨基酸序列进行了比较分析。猪αv亚基基因的编码区含有3141个核苷酸,编码1046个氨基酸,其N-端30个氨基酸为信号肽,其后的胞外域、跨膜区、胞浆域分别由955、29、32个氨基酸组成;胞外域含有11个潜在的糖基化位点(NXT/NXS)、2个Ca²⁺结合位点(DX［D/N］XDGXXD)、18个半胱氨酸残基。猪αv基因与牛、人、猕猴、家鼠、鸡、犬的αv基因的核苷酸序列同源性分别为93.3%、91.5%、91.4%、85.6%、73.2%、89.9%,推导的氨基酸序列同源性分别为96.3%、94.6%、94.1%、90.8%、81.6%、93.8%,猪与牛αv亚基同源性最高,表明受体αv亚基可能与口蹄疫病毒的宿主范围有关。     

猪口蹄疫病毒受体通用亚基αv的基因克隆及序列分析

病毒受体是病毒宿主范围和组织嗜性的决定因素。研究发现,至少有四种整联蛋白αvβ1、αvβ3、αvβ6、αvβ8是口蹄疫病毒(FMDV)的受体,其中αv是4种受体的通用亚基。首次从口蹄疫病毒实验感染猪的肺组织中克隆到了通用亚基αv基因并对其核苷酸序列和推导的氨基酸序列进行了比较分析。猪αv亚基基因的编码区含有3141个核苷酸,编码1046个氨基酸,其N-端30个氨基酸为信号肽,其后的胞外域、跨膜区、胞浆域分别由955、29、32个氨基酸组成;胞外域含有11个潜在的糖基化位点(NXT/NXS)、2个Ca2 结合位点(DX[D/N]XDGXXD)、18个半胱氨酸残基。猪αv基因与牛、人、猕猴、家鼠、鸡、犬的αv基因的核苷酸序列同源性分别为93.3%、91.5%、91.4%、85.6%、73.2%、89.9%,推导的氨基酸序列同源性分别为96.3%、94.6%、94.1%、90.8%、81.6%、93.8%,猪与牛αv亚基同源性最高,表明受体αv亚基可能与口蹄疫病毒的宿主范围有关。     

蛋白质折叠类型识别方法研究

蛋白质折叠类型识别是一种分析蛋白质结构的重要方法.以序列相似性低于25%的822个全B类蛋白为研究对象,提取核心结构二级结构片段及片段问氢键作用信息为折叠类型特征参数,构建全B类蛋白74种折叠类型模板数据库.定义查询蛋白与折叠类型模板间二级结构匹配函数SS、氢键作用势函数BP及打分函数P,P值最小的模板所对应的折叠类型为查询蛋白的折叠类型.从SCOP1.69中随机抽取三组、每组50个全β类蛋白结构域进行预测,分辨精度分别为56%、56%和42%;对Ding等提供的检验集进行预测,总分辨精度为61.5%.结果和比对表明,此方法是一种有效的折叠类型识别方法.     

节杆菌K1108乙内酰脲酶三维结构的模建和分析

利用同源模建技术,以节杆菌DSM3745乙内酰脲酶的晶体结构为模板,模建了节杆菌K1108乙内酰脲酶的三维结构。模建的节杆菌K1108乙内酰脲酶结构由一个中心的(α/β)g捅状结构域和富含β-折叠的结构域两个区域组成,富含β-折叠的结构域在中心(α/β)g捅状结构域的侧面,由分子的N端和C端组成。根据K1108乙内酰脲酶和其它酶在结构和活性部位的保守性,确定了K1108乙内酰脲酶的底物结合部位,并对酶的活性中心的特征进行了分析,对L-Hyd的底物选择性进行了解释。     

池蝶蚌β-连环蛋白基因cDNA的克隆及表达特征分析

为了解淡水贝类性别调控与分化机制, 课题组建立了池蝶蚌(Hyriopsis schlegelii)性腺转录组, 在转录组库中, 存在β-连环蛋白(β-catenin)基因序列。实验对池蝶蚌β-catenin基因进行验证, 采用RACE技术克隆其cDNA全长, 命名为Hsβ-catenin。该序列全长4386 bp, 5′-非编码区为162 bp, 3′-非编码区为1758 bp, 开放阅读框为2466 bp, 编码821个氨基酸; 该蛋白结构域主要由12个ARM重复序列组成; 二级结构中, α-螺旋占47.75%, β-折叠占1.22%, 随机卷曲占51.04%; 三级结构中含大量α-螺旋且为右手超螺旋, 构成ARM结构域; 系统进化树分析表明, Hsβ-catenin与软体动物聚为一支, 然后与昆虫类聚为一支。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测显示, Hsβ-catenin在肠中表达量最高, 其次是斧足和精巢。Hsβ-catenin基因在12月龄和36月龄表达量较高, 且在36月龄表达量最高, 表明其可能参与池蝶蚌的性别调控与分化作用。     

麻疯树Jc-Tctp1基因的同源性分析及时空表达模式鉴定

从麻疯树胚乳cDNA文库中获得了翻译调节肿瘤蛋白(translationally controlled tumor protein,TCTP)cDNA 序列,命名为 Jc-Tctp 1 (GenBank 登录号为EF091818).该序列全长1410 bp,开放阅读框由507个碱基组成.Jc-Tctp 1 编码的推测蛋白产物含有168个氨基酸残基,该蛋白具有典型的TCTP蛋白特点:由3个α螺旋组成α螺旋核心、4个β片层结构构成β片层核心,及微管结合结构域(MTB)和钙结合结构域(CaB).其推测氨基酸序列与巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)、油棕(Elaeis guineensis)、大豆(Glycine max)、水稻(Oryza sativa,japonica cultivar-group)、黑杨(Populus trichocarpa)、番茄(Lycopersicon esculentum)、西加云杉(Picea sitchensis)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)以及玉米(Zea may)的TCTP同源性依次为93%、90%、85%、84%、85%、84%、77%、80%和77%.经构建含Jc-TCTP1在内的植物TCTP蛋白分子进化树分析,发现单子叶植物并未按照其生物学分类的地位出现聚合.用半定量RT-PCR研究Jc-Tctp1 基因的表达模式,结果显示,其表达在转录水平上具有一定的组织和时间特异性,茎、I期胚乳、胚中最为丰富,而在Ⅱ期胚乳和花中表达最弱.     

牦牛MT-I/-Ⅱ cDNA分子克隆及其蛋白质结构分析

利用基因特异引物YMTSP1和YMTSP2,通过RT-PCR从牦牛肝脏组织RNA中克隆出了牦牛MT-Ⅰ(Genbank Accession NoAY513744)和MT-Ⅱ(Genbank Accession NoAY513745)基因编码区全长.将牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ cDNA序列在CBI上进行同源性搜索发现,牦牛MT-Ⅰ/-Ⅱ编码区序列在不同哺乳动物中相当保守.牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ编码的MT-Ⅰ和MT-Ⅱ蛋白分别由61个氨基酸组成,其具有保守的短肽结构如C-X-C,C-C-X-C-C,C-X-X-C等,其决定MT蛋白分子的整个三维结构,在分子进化上十分保守.同时对牦牛MT的疏水性和跨膜区分析表明,牦牛MT蛋白可能不存在跨膜区,也不存在信号肽,是1种非分泌蛋白.并通过同源比较模建,预测和构建了牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ蛋白的分子空间结构,表明牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ由α-和β-两个结构域组成,在α-结构域含有5个Cys短肽结构,β-结构域有4个Cys短肽结构,且2个结构域由保守的三肽序列KKS相连.