商陆种子抗病毒蛋白的0.25nm分辨率晶体结构

在高蛋白浓度 ( 1 0 0mg/mL)和高温 ( 33℃ )条件下得到了美洲商陆种子抗病毒蛋白的单晶 ,具有较高的衍射分辨率 .用分子置换法在 0 .2 5nm分辨率确定了该蛋白晶体结构的初始模型 ,经分子动力学修正技术精化 ,晶体学R因子为 1 8.1 5 % ,键长键角对理想值的均方差分别为 0 .0 0 1 6nm和 2 .0 4° .通过与另外两种商陆抗病毒蛋白结构的比较 ,发现连接第 5条 β链段和第 2个α螺旋的环套区位于活性中心附近 ,并且为序列和结构的多变区 ,其上分布着可能的活性残基 ,因而可能是与活性差异有关的区域     

0.21nm分辨率BO-(L-精氨酸)牛胰岛素晶体结构研究

应用差值Fourier技术,立体化学最小二乘技术和XPLOR程序并辅以电子密度图的人工拟合,以三方二锌猪胰岛素模型为起点,解析了0.21nm分辨率BO-(L-精氨酸)牛胰岛素的晶体结构,最终R因子为18.2%,与标准键长与键角的均方根偏差分别为0.0022nm和 4.3°.从电子密度图与模型的拟合来看,独立区两个分子中B链N端加长的L-精氨酸清晰可见.相对于三方二锌猪胰岛素分子,B链N端晶体学微环境发生了变化.     

7号淀粉酶链霉菌M1033菌株木糖异构酶晶体结构研究

7号淀粉酶链霉菌M1033菌株木糖异构酶(SDXyI).19nm分辨率晶体结构已经解出.晶体空间群为I222,晶胞参数为a=9.884nm,b=9.393nm,c=8.798nm.参考锈赤链霉菌木糖异构酶(SRXyI)的晶体结构模型,通过分析晶体密堆积关系和晶体学R因子搜索,获得了SDXyI晶体结构的初始模型.采用PROLSQ软件包使用0.60～0.19nm分辨率衍射数据对模型进行了修正.最终模型的晶体学R因子为0.177,键长键角均方根偏差分别为0.0019nm和2.1°.与SRXyI相比较,SDXyI整体构象未发生明显变化,活性中心构象有显著差异.     

胰岛素单斜晶体(B型)结构的分子置换法研究

在含有ZnCl₂的柠檬酸缓冲体系中,保持苯酚浓度在0.76％～1.25％之间,获得了胰岛素单斜晶体(B型),空间群为P2₁,晶胞参数为:a=4.924 nm,b=6.094nm,c=4.818nm,β=95.8°,每个独立区包含有由6个胰岛素分子构成的1个六聚体。以四锌牛胰岛素六聚体作模型,用X-PLOR软件中的旋转函数程序和本实验室的分子密堆积程序,获得了胰岛素单斜晶体(B型)结构的初始相位。借助生物大分子刚体精化技术对模型进行了初步精化,用能量极小化的立体化学制约的最小二乘精化技术并辅以差值Fourier图人工分析对模型进行了调整和精化。最终R因子为22.4％,键长和键角与标准键长和键角的偏差分别为0.0022nm和4.7°。     

亚天花粉蛋白突变体(R163H n－TCS和R163Q n－TCS)的晶体结构研究＊

用悬滴汽相扩散法得到了R163H n－TCS和R613Q n－TCS的晶体, 在Mar－Research面探测器系统上分别收集了0.200和0.205nm分辨率的X－射线衍射数据。采用同晶差值傅立叶法解析结构, 用X－PLOR软件包进行修正, 最后的晶体学R因子分别为0.184和0.185, 键长偏差分别为0.0013nm和0.0014nm, 键角偏差分别为2.590°和2.815°。结构测定显示R163H n－TCS和R163Q n－TCS与n－TCS的主链结构无较大变化, 活性口袋区的结构和氢键体系发生了明显变化。生化分析表明R163H n－TCS具有糖苷酶活性,R163Q n－TCS没有糖苷酶活性。这说明,第163位侧链的H＋对n－TCS发挥N－糖苷酶活性至关重要。     

Refined structure of basic phospholipase A2 from venom of Agkistrodon halys Pallas in orthorhombic crystal form I at 0.25 nm resolution

The basic phospholipase A2 from the venom of Agkistrodon halys Pallas is a potent hemolytic toxin and anticoagulant. The accurate rotation and translation parameters of the molecules in orthorhombic crystal form I were successfully obtained using the fitting refinement technique. The structure was refined in the resolution range of 0. 6-0.25 nm using least square refinement with non-crystallographic two fold symmetry restraint, and resulted in the final R factor of 20.1 % , and the rms deviations from ideal stereochemistry were 0. 001 3 nm for bond lengths and 1. 32° for bond angles. The overall architecture of the present structure was similar to that of the determined structure of the orthorhombic crystal form Ⅱ, with a few differences in the regions of the β-wing and Ca²⁺-binding loop. The dimers formed by the two molecules in the asymmetric unit in both crystal forms were also similar. However, one of the monomers showed an orientational difference of 5.5° along the dimer interface in the two crystal forms, suggesting the flexibility of the interface of the dimer to some degree. The molecular packing of the dimer in crystal form I was much more compact than that in crystal form Ⅱ.     

山奈酚与水的氢键作用对其抗氧化活性影响的理论研究

本文用密度泛函理论在(RO)B3LYP/6-31G(2d,2p)水平上对山奈酚及其与水分子之间形成的氢键复合物进行结构优化,通过热力学计算研究了不同位置的酚羟基发生抽氢反应的键离解能(BDE)、质子解离反应过程的质子解离能(DPE)受分子间氢键的影响。结果表明:与H2O形成的分子间氢键会影响化合物结构,改变化合物B环与AC环的二面角,A5位酚羟基更容易发生抽氢反应和质子解离反应,此位点的BDE和DPE均明显降低,同时也降低C3位质子解离的DPE。分子间氢键的形成促使酚羟基的抽氢和质子解离反应,提高化合物抗氧化活性。     

胰岛素晶体中水的一般结构及作用

在1.8A分辨率胰岛素同晶置换结构的基础上,运用差值付里叶技术研究了胰岛素晶体中水的结构和作用。晶胞中大约三分之一的水呈结合状态,它们与胰岛素分子彼此以氢键结合。在差值图上,这部分水分子表现清晰而肯定,显示出有序状态。胰岛素分子A、B链各氨基酸残基的极性和荷电基团,除已经彼此以氢键或盐键形成给体-受体“配偶”者和处于分子内部者外,其余几乎都与水分子相结合。蛋白质分子表现出最大限度结合水的倾向。一些水桥和水网络作用于胰岛素分子的A、B链之间和二聚体之间,对胰岛素分子A、B链的正确相关以及二聚化和六聚化都有重要意义。显然通过水分子的作用,使极性和荷电基团形成最大限度的给体-受体“配偶”,是稳定蛋白质三维结构的一个重要因素。大约三分之二的水分子,围绕胰岛素分子形成近似“水合层”的结构。它们在差值电子密度图上,表现弱而弥散,显示出是一些有序性较差的分子。通过结合水在蛋白质分子表面形成一些“抛锚点”,可能是这类水与蛋白质分子相作用的一条途径。它们较大的游动性,对蛋白质分子的动力学性质可能有重要意义。     

A_(21)—Asp人胰岛素突变体2.4埃分辨率晶体结构研究

A_(21)-Asp人胰岛素(A_(21)D-HI)是经由蛋白质工程途径制备的突变体,具有高稳定特性.本文报道在2.4埃分辨率A_(21)-HI X-射线晶体结构的测定,所获结构模型经能量制约的最小二乘技术(EREF)精化,最后的晶体学一致性因子R=0.192,共价键长与标准值的平均偏差为0.019埃.在(2F-F_e)电子密度图上,突变残基A_(21)-Asp清晰可见.与天然胰岛素比较,除践基A_(21)外,突变体分子的构象在该分辨率未见显著变化,具有重要结构意义的残基A_(21)-NH与B_(23)-Co之间的主链氢键在两个独立分子中都仍然保持,A链末端羧基与B_(22)-Arg的侧链胍基间的盐键在分子中也仍然保持.在这一基础上,讨论了突变体与分子的化学稳定性和生物活力的关系.     

锰重组钙调蛋白水质子弛豫速率的研究

钙调蛋白(CaM)是一种多功能调节蛋白,它含有4个Ca~(2+)结合域.晶体研究表明所有Ca~(2+)都与主链氧原子及酸性残基侧链氧原子配位,但Ca~(2+)的配位层中是否有水分子存在尚未确定.木文利用核磁共振技术,以Mn~(2+)为探针,通过测定水质子的核磁弛豫速率T_(1P)_(-1)建立了有关Ca~(2+)配位层中水分子数目的模型,该模型指出Cam中高、低亲和位上Ca~(2+)结合水的能力不同,高亲和位上Ca~(2+)的配位层中没有水分子存在,而低亲和位上Ca~(2+)配位层中含两个水分子.     

马氏钳蝎酸性神经毒素(Bmk M8)0.25nm分辨率晶体结构测定

马氏钳蝎中一种酸性弱神经毒素BmK M8的晶体结构测定.BmK M8的X射线衍射数据用面探测器收集,利用碱性蝎神经毒素AaHⅡ的晶体结构作初始模型,取1.5～0.35nm范围的强度数据,应用分子置换法,经交叉旋转函数,PC-refinement和平移函数的计算,确定了BmK M8分子在晶胞中的正确取向和位置,建立初始模型.从该模型提供的初始位相出发,得到了BmK M8晶体的初始相角,采用立体化学制约的最小二乘修正技术在0.8～0.25nm分辨率范围内进行了结构精化.修正结果,最后的晶体学 R因子为0.171,键长标准偏差为 0.0019nm,键角标准偏差为2239°.BmK M8分子由1段两圈半a螺旋(由19～28位氨基酸组成)和3段反平行的β折叠(由2～4,32～37,45～51位氨基酸组成)构成三维折叠的核心,由此核心向外伸出3个Loop区.描述了BmK系列之一的BmK M8分子的肽链折叠特征,辨识出可能存在于所有蝎毒素中的共同的结构模块(Motif),并讨论了保守的芳香残基和荷电残基的空问分布特征及其与毒性的可能关系.这是首次报道一种酸性神经毒素的晶体结构.     

胰岛素晶体中水的一般结构及作用

在1.8分辨率胰岛素同晶置换结构的基础上,运用差值付里叶技术研究了胰岛素晶体中水的结构和作用。晶胞中大约三分之一的水呈结合状态,它们与胰岛素分子彼此以氢键结合。在差值图上,这部分水分子表现清晰而肯定,显示出有序状态。胰岛素分子A、B链各氨基酸残基的极性和荷电基团,除已经彼此以氢键或盐键形成给体-受体“配偶”者和处于分子内部者外,其余几乎都与水分子相结合。蛋白质分子表现出最大限度结合水的倾向。一些水桥和水网络作用于胰岛素分子的A、B链之间和二聚体之间,对胰岛素分子A、B链的正确相关以及二聚化和六聚化都有重要意义。显然通过水分子的作用,使极性和荷电基团形成最大限度的给体-受体“配偶”,是稳定蛋白质三维结构的一个重要因素。大约三分之二的水分子,围绕胰岛素分子形成近似“水合层”的结构。它们在差值电子密度图上,表现弱而弥散,显示出是一些有序性较差的分子。通过结合水在蛋白质分子表面形成一些“抛锚点”,可能是这类水与蛋白质分子相作用的一条途径。它们较大的游动性,对蛋白质分子的动力学性质可能有重要意义。     

江浙蝮蛇毒中性磷脂酶A2晶体的非晶体学对称性研究

用悬滴气相扩散法获得了突触前神经毒素中性磷脂酶A₂的晶体,空间群为P2₁,并有明显的C2赝对称性.晶胞参数为a=10.836nm,b=8.486nm,c=7.082nm,β=109.87°在Siemens X-200B面探测器上收集了0.26nm分辨率的衍射数据.赝C2对称性揭示存在一个平行于晶体学b轴方向的非晶体学二重对称轴.采用POLARRFN程序进行分子置换法的自身旋转函数计算,在不同积分半径和分辨率范围均得到了稳定且相对突出的4个峰,对应3个一般方向的非晶体学二重对称轴和1个特殊的非晶体学对称关系.从它们之间的相互关系推测晶胞内多个分子的堆积情况:分子可能以二体形式存在,并以“二体的二体”方式排列.     

胰岛素分子中的非螺旋氢键

以差值傅里叶技术对同晶置换途径测定的胰岛素结构进行精化后,用蛋白质分子内环境分析程序考查了胰岛素分子的非螺旋氢键。结果表明,几乎所有非螺旋氢键都集中分布在B链N端(B4—B6)和C端(B20—B26)伸展肽段,A链两段螺旋间的4肽(A9—A12)和C端5肽(A17—A21),及其之间。它们包括,A链和B链自身形成的氢键3对,A链与B链之间的氢键5对,侧链与主链间的氢键5对,以及分子间的氢键4对。它们对于胰岛素分子精细构象的形成和稳定,特别对于B链C端(B20—B26)肽段的特征折迭和A—B链的正确三维相关,具有重要作用。运用非螺旋氢键分析的结果,讨论了它们在蛋白质结构中可能的一般性作用,以及胰岛素C端和N端一系列修饰物结构-功能研究的结果,提出了胰岛素分子的二聚化及胰岛素原的C肽可能对分子的特征三维折迭具有保护性作用的看法。     

胰岛素分子中的非螺旋氢键

以差值傅里叶技术对同晶置换途径测定的胰岛素结构进行精化后,用蛋白质分子内环境分析程序考查了胰岛素分子的非螺旋氢键。结果表明,几乎所有非螺旋氢键都集中分布在B链N端(B4～B6)和C端(B20—B26)伸展肽段,A链两段螺旋间的4肽(A9—A12)和C端5肽(A17—A21),及其之间。它们包括,A链和B链自身形成的氢键3对,A链与B链之间的氢键5对,侧链与主链间的氢键5对,以及分子间的氢键4对。它们对于胰岛素分子精细构象的形成和稳定,特别对于B链C端(B20—B26)肽段的特征折迭和A—B链的正确三维相关,具有重要作用。运用非螺旋氢键分析的结果,讨论了它们在蛋白质结构中可能的一般性作用,以及胰岛素C端和N端一系列修饰物结构-功能研究的结果,提出了胰岛素分子的二聚化及胰岛素原的C肽可能对分子的特征三维折迭具有保护性作用的看法。     

胡椒碱分子键合人血清白蛋白位点的表征

利用荧光光谱法、紫外光谱法并结合计算机模拟技术在分子水平上研究了胡椒碱与人血清白蛋白(human serum albumin HSA)的键合作用.同步荧光及紫外光谱图表明,胡椒碱对HSA微环境有影响.位点竞争试验证明,胡椒碱分子键合在HSA的位点Ⅱ区.通过荧光光谱滴定数据求得不同温度下(300K 310K和318 K)药物与蛋白相互作用的结合常数及结合位点数.分子模拟的结果显示了胡椒碱与HSA的键合区域和键合模式,表明药物与蛋白有较强的键合作用;维持药物与蛋白质的相互作用力主要是疏水用,兼有氢键(位于氨基酸残基Arg 257,Arg 222及Arg218位).通过实验数据计算得到的热力学参数(ΔH0与ΔS0的值分别为原33.11 kJ·mol-1和原18.90 J·mol原1·K-1)确定了胡椒碱与HSA分子的相互作用力类型主要为氢键兼范德华力.     

α－苦瓜子蛋白晶体结构中的次级相互作用的研究──Ⅰ结构中氢键相互作用的分析

α－苦瓜子蛋白是一种单链核糖体失活蛋白,具有Ｎ－糖苷酶活性,２．０Ａ分辨率的三维结构已经测定。α－苦瓜子蛋白中总共有３５３个氢键,其中主链原子间氢键１６５个,主链原子与侧链原子间氢键５４个,侧链原子间氢键２１个,蛋白分子中原子与溶水剂的氢键１１３个,主链Ｃ＝Ｏ,主链ＮＨ及侧链分子结构中有９５％的残基能生成氢键,Ａｓｐ．Ｇｌｕ、Ａｓｎ、Ｇｌｎ具有较强的生成多个氢键的能力,并对１３个没有任何氢键的残基作了分析。Ａｎ、Ｌｅｕ、Ｉｌｅ、ＧｌＵ、Ｇｌｎ在α螺旋中出现税率较大,Ｖａｌ、Ｌｅｕ、Ｔｙｒ、Ｉｌｅ、Ｔｈｒ在β结构中占了一半以上,Ａｒｇ容易形成远程的氢键,而Ｓｅｒ、Ｔｈｒ则容易形成近程氢键。某些氢键,特别是保守残基间的氢键,对形成蛋白分子局部特征构象和活性部位的特征构象有影响,α－苦瓜子蛋白的特定折叠方式对其与溶剂水分子成氢键有影响。     

α－苦瓜子蛋白晶体结构中的次级相互作用的研究──Ⅰ结构中氢键相互作用的分析

α－苦瓜子蛋白是一种单链核糖体失活蛋白,具有Ｎ－糖苷酶活性,２．０Ａ分辨率的三维结构已经测定。α－苦瓜子蛋白中总共有３５３个氢键,其中主链原子间氢键１６５个,主链原子与侧链原子间氢键５４个,侧链原子间氢键２１个,蛋白分子中原子与溶水剂的氢键１１３个,主链Ｃ＝Ｏ,主链ＮＨ及侧链分子结构中有９５％的残基能生成氢键,Ａｓｐ．Ｇｌｕ、Ａｓｎ、Ｇｌｎ具有较强的生成多个氢键的能力,并对１３个没有任何氢键的残基作了分析。Ａｎ、Ｌｅｕ、Ｉｌｅ、ＧｌＵ、Ｇｌｎ在α螺旋中出现税率较大,Ｖａｌ、Ｌｅｕ、Ｔｙｒ、Ｉｌｅ、Ｔｈｒ在β结构中占了一半以上,Ａｒｇ容易形成远程的氢键,而Ｓｅｒ、Ｔｈｒ则容易形成近程氢键。某些氢键,特别是保守残基间的氢键,对形成蛋白分子局部特征构象和活性部位的特征构象有影响,α－苦瓜子蛋白的特定折叠方式对其与溶剂水分子成氢键有影响。     

鬼针草主要化学成分与水分子间氢键的理论研究

研究降糖中药中有效化学成分与水分子间的相互作用,尤其是氢键的作用,探讨其对药物分子几何结构和性质的影响,因为药物分子在人体中起作用的同时,H2O是必须参与其中的。在B3 LYP水平上用Gaussian09程序包分别优化了H2O,降糖中药鬼针草(一种用途广泛的具有降血糖功效的传统中药)中有效化学成分Okanin(奥卡宁)、Luteolin(木犀草素)、Quercitin(槲皮素)、6,7,3'4'-tetrahydroxy auroe(6,7,3'4'-四羟基橙酮)分子与H2O相互作用后的几何构型,得到相应的几何结构优化参数、偶极矩、电荷分布等,并在同一水平上计算了相互作用能,我们首先分析了电荷分布知氢键形成的电场环境,然后分析几何参数变化知氢键的特点,最后分析相互作用能知氢键的稳定性。结果表明,此四种分子均可与水分子形成稳定的氢键(其氢键的键长分别为Luteolin-H2O 1.936,Okanin-H2O 1.805,Quercitin-H2O 1.827,6,7,3'4'-tetrahydroxy auroe-H2O 1.812),其中Luteolin(木犀草素)分子和Quercitin(槲皮素)分子与水形成氢键的键能最大,是因为这两个药物分子的邻位羟基均有与水分子形成氢键的倾向。     

鸡肝果糖-2,6-二磷酸酯酶结构域的初步晶体学研究

从鸡肝6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶分离的果糖-2,6-二磷酸酯酶结构域(残基245～468)已在E.coli中获得高效表达,并经分离得到纯化,使用悬滴气相扩散法成功地培养出该果糖-2,6-二磷酸酯酶结构域单晶.该酶晶体属于四方晶系,空间群为P4₁2₁2或P4₃2₁2,晶胞参数为:a=b=10.02nm,c=13.98nm,α=β=γ=90°.晶胞内每个结晶学不对称单位含有2个果糖-2,6-二磷酸酯酶分子.利用日本 Photon Factory同步辐射光源收集了分辨率为 0.32 nm的母体衍射据.