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．     

生物膜研究的一个难点与热点-内在膜蛋白三维结构的解析

１研究内在膜蛋白的三维结构的重要性象水溶性蛋白质一样,要深入了解膜蛋白的功能必须解析它们的三维结构。第一个水溶性蛋白质－肌红蛋白的三维结构的解析是由英国Ｋｅｎｄｒｅｗ于１９５７年用Ｘ－射线衍射法完成的,从而使他获得了诺贝尔奖。由于各种技术的日益发展与...     

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.     

脂立方相技术体系在膜蛋白结构与功能研究中的应用进展

脂立方相是包含连续脂双层和水通道的材料。其作为跨膜蛋白质结晶的有效介质,是一些重要和高难度膜蛋白结构解析的关键。因此,脂立方相技术体系越来越受到结构生物学家的重视。该文就脂立方相的特性及其结晶相关技术的最新进展作一简要阐述,并介绍该技术体系在膜蛋白生化分析与体外复性研究中的应用现状。     

一种利用荧光蛋白mNeonGreen2鉴定EI24蛋白拓扑结构的方法

方便且精准地检测跨膜蛋白拓扑结构,尤其是跨膜片段的氨基(N-)和羧基(C-)端的朝向,有利于发现新的蛋白质与蛋白质之间的相互作用,并进一步揭示蛋白质重要的生物学功能．自组装荧光蛋白已被广泛用于观察蛋白质与蛋白质之间的相互作用、标记细胞内源蛋白质并实现mRNA定位的可视化．本文扩展了自组装荧光蛋白的应用,将自组装荧光蛋白mNeonGreen2与定点标记技术相结合,以确定跨膜蛋白的拓扑结构．通过该方法,第一次清楚地证明了EI24的N端和C端均朝向细胞质方向．此外,该方法可用于确定定位于其他细胞器且结构尚未解析的跨膜蛋白的拓扑结构．     

我国率先解析和“呼吸”密切相关的膜蛋白复合体三维结构中国大陆科学家论文25年来首“登”Cell杂志

近日,我国科学家在世界上率先解析了线粒体膜蛋白复合物Ⅱ的精细结构,填补了线粒体结构生物学和细胞生物学领域的空白,成为线粒体呼吸链研究领域的一个新的里程碑。这一研究成果于2005年7月1日发表在Cell杂志上,这是25年来我国大陆科学家第一次将完整、系统、原创的研究成果发表在Cell上。这项完全立足于“本土”取得的研究成果,发现并证实了这一和呼吸氧化作用密切相关的膜蛋白复合体是一个“穿膜蛋白复合物”,而不是传统教科书描述的“外周膜蛋白”,从而“纠正”了一直以来存在于生物化学和细胞生物学教科书中的传统认识。     

一种利用荧光蛋白mNeonGreen2鉴定EI24蛋白拓扑结构的方法（英文）

方便且精准地检测跨膜蛋白拓扑结构,尤其是跨膜片段的氨基(N-)和羧基(C-)端的朝向,有利于发现新的蛋白质与蛋白质之间的相互作用,并进一步揭示蛋白质重要的生物学功能.自组装荧光蛋白已被广泛用于观察蛋白质与蛋白质之间的相互作用、标记细胞内源蛋白质并实现mRNA定位的可视化.本文扩展了自组装荧光蛋白的应用,将自组装荧光蛋白mNeonGreen2与定点标记技术相结合,以确定跨膜蛋白的拓扑结构.通过该方法,第一次清楚地证明了EI24的N端和C端均朝向细胞质方向.此外,该方法可用于确定定位于其他细胞器且结构尚未解析的跨膜蛋白的拓扑结构.     

线粒体呼吸链膜蛋白复合物Ⅱ的三维结构解析

线粒体作为细胞器,是细胞内的动力工厂,是细胞发生有氧呼吸作用的主要场所,它的功能是通过氧化磷酸化进行能量转换,为细胞活动提供能量。其中,氧化过程由线粒体内膜上的4个呼吸链膜蛋白复合物(简称复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)来完成。近20年来,解析这4个膜蛋白复合物的结构一直是生物学研究的热点。     

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。     

解开生命的结构——中国科学家解析出线粒体膜蛋白复合物Ⅱ精细结构

2005年7月1日出版的《细胞》杂志上发表了中国科学家解析出线粒体膜蛋白复合物Ⅱ精细结构的文章。结构决定功能,这个精细的三维结构除了科学上勿庸置疑的成就,还会给我们带来什么样的惊喜或者期待呢?线粒体上的呼吸链线粒体在细胞内拥有很独特的地位,它是细胞的"能量工厂",普     

融合标签技术在膜蛋白结构研究中的应用

膜蛋白高级结构的研究包括不同的层次,即膜蛋白拓扑学结构的研究、利用核磁共振技术和蛋白质晶体衍射技术对三维结构的研究,以及膜蛋白复合体的研究。在研究过程中,如果能够基于膜蛋白的拓扑学结构预测,选择合适的蛋白质或多肽融合标签,利用基因融合技术在基因水平上对膜蛋白进行改造,可以产生含有融合标签的重组膜蛋自,不仅具有原有膜蛋白的功能活性,还具有融合标签所特有的生理生化特性,将会极大地促进膜蛋白结构和功能的研究。我们就目前膜蛋白结构研究中所涉及的融合标签技术及其应用策略和所取得的进展做一简述。     

基于内含肽的自剪切技术在膜蛋白研究中的应用

膜蛋白对于细胞的物质运输、信号传递以及能量转化有重要意义,其研究通常需要大量结构稳定和有活性的膜蛋白。基于内含肽的蛋白质自剪切特性,可以设计自剪切标签以及构建具有特定结构的膜蛋白,为膜蛋白的结构和功能研究提供的新的研究思路和方法。本文对基于内含肽的蛋白质自剪切技术在膜蛋白结构和功能研究中的最新进展进行了简介。     

植物跨膜蛋白研究进展

跨膜蛋白是一类结构独特,在植物细胞中广泛存在,并发挥重要生理功能的蛋白质。综述了植物跨膜蛋白的理化性质、蛋白质结构预测的方法,以及其生理功能的研究进展。随着对植物跨膜蛋白的深入研究,将有助于揭示跨膜蛋白对植物生长发育调控的重要分子机制。     

去污剂的性质及其在膜蛋白结构生物学中的应用

膜蛋白在诸多生物过程,如呼吸作用、光合作用、信号识别和分子转运等方面发挥着重要作用,近年来,去污剂的快速发展,在一定程度上极大地推动了膜蛋白研究的进展。去污剂广泛应用于膜蛋白的提取、增溶、纯化、理化性质及结构研究,然而如何选择合适的去污剂往往是一项复杂的任务。本文从以下两个方面入手系统地描述了去污剂的重要理化性质及其在膜蛋白结构功能研究中的应用,（1）去污剂结构及其对去污剂性质和水溶性的影响,去污剂形成胶束的条件及影响去污剂胶束形成的其他因素。希望这些关于去污剂的基本性质和参数的介绍,可以为相关科研工作者选用去污剂提供一个理论依据。（2）去污剂抽提膜蛋白的流程和注意细节,去污剂对膜蛋白纯化时分子量测定的影响,膜蛋白研究中去污剂的置换与去除,膜蛋白结构、功能研究案例归纳。希望这些应用细节、课题研究,可以为相关科研工作者研究膜蛋白结构功能时提供一个经验借鉴。     

膜蛋白的拓扑学

膜蛋白的拓扑学是研究膜蛋白三维结构的出发点．利用融合蛋白和化学修饰等实验技术已确定了很多膜蛋白的拓扑学．对膜蛋白的转运与插膜的研究确定可能存在两类插膜元件．对已知拓扑学的膜蛋白的统计分析以及蛋白质工程的研究表明存在膜蛋白拓扑学的内正规则．目前已形成预测膜蛋白的拓扑学的比较可靠的策略,这在反向生物学上具有重要意义.但要进行三维结构的预测还有许多路要走．     

去污剂的性质及其在膜蛋白结构生物学中的应用

膜蛋白在诸多生物过程,如呼吸作用、光合作用、信号识别和分子转运等方面发挥着重要作用,近年来,去污剂的快速发展,在一定程度上极大地推动了膜蛋白研究的进展。去污剂广泛应用于膜蛋白的提取、增溶、纯化、理化性质及结构研究,然而如何选择合适的去污剂往往是一项复杂的任务。本文从以下两个方面入手系统地描述了去污剂的重要理化性质及其在膜蛋白结构功能研究中的应用,（1）去污剂结构及其对去污剂性质和水溶性的影响,去污剂形成胶束的条件及影响去污剂胶束形成的其他因素。希望这些关于去污剂的基本性质和参数的介绍,可以为相关科研工作者选用去污剂提供一个理论依据。（2）去污剂抽提膜蛋白的流程和注意细节,去污剂对膜蛋白纯化时分子量测定的影响,膜蛋白研究中去污剂的置换与去除,膜蛋白结构、功能研究案例归纳。希望这些应用细节、课题研究,可以为相关科研工作者研究膜蛋白结构功能时提供一个经验借鉴。     

表位标签技术在膜蛋白研究中的应用

膜蛋白的研究包括埘膜蛋白在细胞内的运输和定位,膜蛋白的结构和功能,以及膜蛋白和其他蛋白质间的相互作用等方面的研究.在研究过程中,如果能够基于膜蛋白的拓扑学结构预测,选择合适的表位标签,利用基因融合技术在基因水平上对膜蛋白进行改造,可以产生含有表位标签的重组膜蛋白,不仅具有原有膜蛋白的功能活性,还能够被抗体特异性识别,并且结合相关的免疫荧光检测技术,将会极大地促进膜蛋白的结构和功能研究.本文就目前膜蛋白研究中所涉及的表位标签技术及其应用策略和所取得的进展作一简述.     

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.     

基于小波分析的膜蛋白跨膜区段序列分析和预测

膜蛋白是一类结构独特的蛋白质,在各种细胞中普遍存在,发挥着重要的生理功能。目前仅有少数膜蛋白听结构被实验测出,因此用计算机预测膜蛋白的结构是蛋白质结构预测的主要研究内容之一。膜蛋白一般在膜上形成保守的跨膜螺旋结构,序列特征明显,比较适合用预测的方法确定跨膜螺旋区段的位置。国际上已有一些研究者用人工神经网络方法、多序列比对方法和统计方法进行了预测尝试,取得了一定的成功经验。我们对蛋白质序列数据库中的