不同 pH 值条件下蜘蛛丝收缩与延展性能的变化

研究不同p H值条件下,蜘蛛丝拉伸性能的变化。在酸性条件下,设置p H值梯度,比较经丝、纬丝的拉伸性能;使用同样方法,在碱性条件下,比较经丝、纬丝的拉伸性能。将实验数据应用统计学中的单因素方差分析方法分析。结果表明不同p H值对这两类蛛丝的拉伸性能的变化均有显著影响:在酸性条件下,随着p H值的升高,经丝和纬丝收缩度逐渐升高;在碱性条件下,随着p H值的升高,其收缩度逐渐降低。当p H值为7时,经丝和纬丝的收缩度最高,分别为经丝(27.00±0.60)%,纬丝(28.30±0.31)%。     

模拟蛋白质折叠过程的新算法研究

蛋白质折叠过程模拟是当前蛋白质研究领域的一个难点问题。针对这一问题,提出了一个描述蛋白质折叠过程的算法-拟蛇算法,并且从分子振荡和分子动力学理论两个方面来证明该算法的核心函数是可行和正确的。经过实验总结出所有蛋白质空间结构都可以通过两种类型函数构造出来,提出了描述蛋白质折叠过程模型。与其它蛋白质折叠过程模拟算法的实验结果比较表明,拟蛇算法所构造的空间结构能量值最小、相似度最好。进而说明拟蛇算法和蛋白质折叠过程模型在描述蛋白质折叠过程方面具有明显优势。     

嗜热丁烷氧化古菌Candidatus Syntrophoarchaeum烷基转移酶MtaA催化丁基辅酶M的分子机制研究

【背景】嗜热古菌Candidatus Syntrophoarchaeum可以与硫酸盐还原细菌共生,通过逆转产甲烷途径进行正丁烷的氧化,但在该过程中负责催化丁基辅酶M氧化的酶尚未确定。【目的】利用分子动力学模拟证明Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白可以特异性催化丁基辅酶M中丁基的转移,并非转移甲基。【方法】使用Methanosarcina mazei辅酶M甲基转移酶Mta A的晶体结构(PDB ID:4ay8)作为模板,对Mta A_1 (Gen Bank登录号OFV65993.1)和Mta A_2 (Gen Bank登录号OFV65678.1)进行同源建模。使用分子对接得到两者分别结合CH_3-Co M和C_4H_9-Co M时的结构,并用AMBER18进行分子动力学模拟。【结果】当Mta A_1和Mta A_2分别结合C_4H_9-Co M时,表现出与4ay8晶体结构类似的TIM-Barrel折叠三维结构,但在活性中心形状、Zn~(2+)与底物距离以及活性位点附近氨基酸配位方式等方面存在差异,这可能是导致Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白催化丁基辅酶M氧化的原因。其中Mta A_2与4ay8结构更相似,活性中心氨基酸配位更完整,暗示其更可能具备催化活性。然而当Mta A_1和Mta A_2分别结合CH_3-Co M时,整体结构不合实际,活性中心Zn~(2+)与底物距离过远,表明底物几乎不可能与酶结合。【结论】Ca.Syntrophoarchaeum中的Mta A_1和Mta A_2很可能是特异性的丁基转移酶,而非催化甲基的转移,其中Mta A_2具备活性的可能性更高。     

基底周期拉伸引起ECV-304细胞形态学变化的分析

对ECV-304细胞施以最大应变10％、0.67Hz的周期拉伸,利用计算机图像处理系统,对周期拉伸过程中ECV-304细胞的取向调整进行了形态学分析,结果显示：周期拉伸能引起细胞长轴取向垂直于最大主应变方向;加载12h内细胞长短径比增加,12-24h之间长短径比下降,随后趋于稳定;细胞在周期拉伸最大主应变方向上的最大截距缩短,而在垂直于最大主应变方向上的最大截距延长;取向调整的过程与长短径比增大的过程有显著的相关性。表明在周期拉伸过程中的取向调整是一个细胞具有方向差异性的变形过程,而不是刚性的旋转或位移。     

陕西宁强早寒武世磷酸盐化具星状表饰胚胎化石研究

后生动物胚胎化石研究对了解寒武纪大爆发中生命的个体及系统发育具有十分重要的意义。陕南早寒武世灯影组宽川铺段发现大量磷酸盐化的球状化石标本,其中的一些为保存有十分精细的星状表饰的胚胎化石,目前发现至少3种具星状纹饰的胚胎化石:圆球状胚胎、具中央收缩带的球状胚胎和表面具“拉伸构造”的花生状胚胎,其中后者为新类型。研究表明,此新类型在演化序列上处于圆球状胚胎、具中央收缩带的球状胚胎发育阶段之后,是胚胎向成体演化的一个重要中间过渡环节,这一发现为研究早寒武世早期后生动物胚胎及个体发育提供了新线索。     

木聚糖酶EvXyn11TS耐热性与其N端二硫键的相关性分析

[目的]以糖苷水解酶11家族耐热木聚糖酶EvXyn11TS为研究对象,定点突变其编码基因Syxyn11,揭示EvXyn11TS耐热性与其N端二硫键的相关性.[方法]对不同来源的、与EvXyn11TS一级结构相似度较高的若干11家族木聚糖酶进行多序列同源比对,发现只有耐热的EvXyn11TS在其N端存在一个二硫键(Cys5-Cys32);运用分子动力学模拟预测该N端二硫键存在与否对木聚糖酶热稳定性的影响.以人工合成的Syxyn11为母本,采用PCR技术将其编码Cys5的密码子TGT突变为编码Thr5的ACT,构建去除了N端二硫键的突变酶(EvXyn11M)的编码基因Syxyn11M;分别将Syxyn11和Syxyn11M在毕赤酵母GS115中进行表达,并分析表达产物EvXyn 11 TS和EvXyn11M的温度和pH特性.[结果]酶学性质研究结果表明:EvXyn11M的最适温度Topt由突变前的85℃降至70℃;EvXyn11TS在90℃的半衰期t1/290为32 min,而EvXyn11M在70℃的半衰期t1/270仅为8.0 min.[结论]运用分子动力学模拟预测了N端二硫键对EvXyn11TS耐热性的重要作用,并通过定点突变验证之,为其它与耐热EvXyn11TS一级结构相似的、11家族常温高比活性木聚糖酶的耐热性改造提供了新的技术策略.     

基于多重计算设计策略提高奇异变形杆菌脂肪酶的热稳定性

来自奇异变形杆菌的脂肪酶（Proteus mirabilis lipase,PML）具有较好的有机溶剂耐受性,在生产生物柴油等领域有广泛的应用潜力。然而,其热稳定性仍有待提高以更好地适应工业生产。近年来,基于计算机辅助的多种计算设计策略的发展为酶的热稳定性改造提供了更多的思路。文中首先选择了3种基于互补算法的软件ABACUS、PROSS以及FoldX为正筛对PML进行计算设计,选择其两两交集,利用PSSM序列保守性分析和GREMLIN共进化分析两种负筛进一步缩小突变文库,得到18个单点突变设计。经实验验证,有7个T_m提高的突变体,其中K208G和G206D的ΔT_m最高,分别为3.75℃和3.21℃。选择其中5个酶活高于野生型的突变体利用贪婪累积策略进行组合,最终五点组合突变体M10的T_m提高了10.63℃,相对酶活为野生型的140%。组合过程中K208G和G206D展现出了一定的上位性,为M10热稳定性的提高作出了主要贡献。分子动力学模拟表明在突变位点及附近区域有新的作用力产生,G206D/K208G附近作用力的重排可能...     

Hsc70-Auxilin复合物的拉伸分子动力学模拟

Hsc70与auxilin蛋白组成的系统是Hsp70/Hsp40分子伴侣系统家族的一员,在热休克反应中发挥重要作用。本文为得出auxilin蛋白J结构域的关键氨基酸,首先采用由二硫键交联的Hsc70 R171C与auxilin D876C的复合物结晶结构作为初始模型,进行分子动力学模拟,通过比较平衡后的结合部位发现,将形成二硫键的氨基酸突变为原来的氨基酸结构在结合位点上与生化结果较为相近,之后利用此结构通过拉伸动力学模拟分析了auxilin蛋白J结构域与Hsc70的ATPase功能域的解离过程,并探讨了Hsc70与auxilin蛋白之间的相互作用力。结果表明位于HPD loop上的His874,Asp876,Thr879,螺旋Ⅲ上的Glu884,Asn895,Asp896,Ser899,Glu902,Asn903为关键氨基酸,这些数据符合之前核磁共振实验证实的T抗原J结构域的HPD基序和螺旋Ⅲ与Hsc70的ATPase功能域之间的相互作用。     

枯草杆菌蛋白酶嗜热性改造单突变效果评判方法研究

对蛋白质进行嗜热性改造是蛋白质工程的主要问题之一,残基突变方法被广泛运用于其中。本文以枯草杆菌蛋白酶（SUBTILISIN BPN＇）为研究对象,旨在建立评判嗜热性改造效果的方法,选取了有可靠实验资料的9个突变点,运用分子动力学模拟方法,在四种不同模拟条件下,对其中的6个突变体和1个野生型蛋白进行了多种参量的对比分析,提取4个特征有效参量,建立了蛋白酶嗜热性改造单突变效果评判方法;利用该方法对其它3个突变效果进行评判,评判结果与实验资料完全吻合,证明该方法可用于枯草杆菌蛋白酶嗜热性改造单突变效果的评判。     

抗菌肽BLFcin6与不同磷脂膜之间相互作用的分子动力学模拟研究

抗菌肽具有广谱抗菌特性,有望成为抗生素较好的替代产品.研究抗菌肽的抗菌机制,可以为新型抗菌肽的设计提供指导.无论抗菌肽采用哪种抗菌机制,其首先要稳定地吸附到细胞膜之上.因此,本文利用分子动力学模拟方法比较了抗菌小肽BLFcin6与5种不同细胞膜之间的相互作用.对这5种细胞膜而言,小肽会很快结合在POPG膜和DPPC-CHOL膜的表面,倾向于进入DPPC膜的疏水内部,与POPC膜和POPC-CHOL膜的接触很少.考察相互作用能,小肽与POPG膜的相互作用最强,主要是小肽与细胞膜亲水头部存在静电相互作用;小肽与DPPC膜的疏水尾部的相互作用较强,但受胆固醇影响,小肽只结合在DPPC-CHOL膜表面.在结合过程中,小肽N端的Arg会先结合到细胞膜上,静电相互作用在小肽锚定细胞膜的过程中起关键作用.以上研究从原子水平上解释了为什么BLFcin6小肽具有抗菌作用,哪些残基起关键作用,也为进一步开展BLFcin6小肽及其衍生小肽的研究奠定基础.