用两步MS-PCR结合ELISA检测HIV-1逆转录酶基因的耐药性突变

高效抗逆转录病毒治疗法（HAART）的推广使用有效地抑制了HIV-1病毒的传播和艾滋病（AIDS）的发病率、死亡率。近年来,HIV-1逆转录酶基因突变所导致的耐药性成为了HAART的治疗失败的主要原因,耐药性突变的检测对于指导病人用药以及新药开发具有重要意义。本工作发展了一种检测HIV-1逆转录酶基因耐药性突变的新方法。采用两步MS-PCR方法检测HIV-1 B亚型野生型和耐药突变型逆转录酶基因突变,检测点包括M41L、K70R、K103N、Y181C和T215,并在两步MS-PCR基础上,设计比野生型引物长的突变型引物,结合微孔板杂交ELISA呈色技术检测各点突变。结果显示,简化的两步MS-PCR能保持灵敏度和特异性高的优点,ELISA的阳性结果与阴性结果的比值（P/N）达到要求,两步MS-PCR结合ELISA方法灵敏度高,操作简单、结果直观、成本低、相对耗时短且能进行高通量检测,其无论在HIV-1耐药性突变及其它的点突变检测中具有较好的临床应用前景。     

HIV-1整合酶链转移反应抑制剂的荧光筛选方法

整合酶被认为是抗HIV-1药物研究的理想靶点之一。为了建立便捷高效的整合酶链转移反应抑制剂筛选方法,首先将HIV-1整合酶原核表达载体pNL-IN转化入大肠杆菌感受态细胞BL21(DE3)进行原核表达,并用镍琼脂糖凝胶进行亲和纯化,获得了纯度和活性均较高的整合酶重组蛋白;然后设计了生物素标记的供体DNA和FITC标记的靶DNA,用链霉亲和素磁珠捕获反应体系中的DNA产物;最后用荧光分析仪检测DNA产物的荧光信号,并计算待测样品的抑制率。用已知整合酶抑制剂S-1360和MK-0518对筛选方法进行了验证,测定结果与已有实验数据相当,表明本筛选方法能够有效应用于HIV-1整合酶链转移反应抑制剂的筛选。与现有的整合酶链转移反应抑制剂筛选方法相比,本筛选方法步骤更为简化、耗时更短、成本更低。     

基于信息熵的磷酸化作用预测

磷酸化作用在多种真核细胞中具有重要的功能. 由于对蛋白质激酶底物的实验测定方法限制较多, 同时费时费力, 因此急需发展快速、自动的机器学习方法. 利用蛋白质的一级序列信息可以对不同激酶家族作用的磷酸化位点进行预测, 同时也是对实验的一种补充和指导. 如果仅对磷酸化位点附近的短肽序列进行处理会丢失相当的信息, 将对预测结果造成一定影响. 提出了一种基于信息熵的磷酸化位点预测方法IEPP(information-entropy based phosphorylation prediction), 利用熵信息对磷酸化位点周围的氨基酸位点进行选择和排除, 仅选择对磷酸化作用有效的位点参与预测. 对3个代表性激酶家族ABL, MAPK和PKA的测试表明, 敏感性(Sn)和专一性(Sp)均好于较新的PPSP和GPS算法的结果. 而且同一些在线预测网站的实时测试, 如Scansite等相比, 结果也要好于这些测试方法. 这些都证明了本研究提出的方案是一种有效的磷酸化作用位点预测方法, 且具有简单、高效、实时性好等优点.     

短杆菌肽通道内离子K~＋，Na~＋，Li~＋与水的相关性

基于右手螺旋短杆菌肽Ａ离子通道模型,利用分子动力学计算机模拟方法研究了通道内离子Ｋ＋,Ｎａ＋,Ｌｉ＋与水分子的相关性．     

短杆菌肽A-DMPC通道内离子输运的分子动力学模拟

用最近提出的构建膜体系初始构象的有效方法 ,构建了在DMPC脂膜环境下短杆菌肽A通道模型 (GA -DMPC)。通过对Na 、Ca2 、Cl-三种不同离子在GA -DMPC通道内不同位置的分子动力学模拟 ,研究离子在通道内输运过程中与通道及通道内水分子的相互作用 ,从分子动力学的角度阐明离子在通道内的输运机制。主要计算结果表明 :(1)离子在通道内的输运使GA的构象发生变化 ,GA的柔性是离子在通道内通透的重要因素 ;(2)Cl- 离子可扩大通道半径 ,Na 离子和Ca2 离子则减小通道半径。Cl-离子不能在GA通道内通透 ;(3)离子的出现使通道内水分子的偶极方向发生变化。上述结果均与实验相符。     

基于信息熵的磷酸化作用预测

磷酸化作用在多种真核细胞中具有重要的功能. 由于对蛋白质激酶底物的实验测定方法限制较多, 同时费时费力, 因此急需发展快速、自动的机器学习方法. 利用蛋白质的一级序列信息可以对不同激酶家族作用的磷酸化位点进行预测, 同时也是对实验的一种补充和指导. 如果仅对磷酸化位点附近的短肽序列进行处理会丢失相当的信息, 将对预测结果造成一定影响. 提出了一种基于信息熵的磷酸化位点预测方法IEPP(information-entropy based phosphorylation prediction), 利用熵信息对磷酸化位点周围的氨基酸位点进行选择和排除, 仅选择对磷酸化作用有效的位点参与预测. 对3个代表性激酶家族ABL, MAPK和PKA的测试表明, 敏感性(Sn)和专一性(Sp)均好于较新的PPSP和GPS算法的结果. 而且同一些在线预测网站的实时测试, 如Scansite等相比, 结果也要好于这些测试方法. 这些都证明了本研究提出的方案是一种有效的磷酸化作用位点预测方法, 且具有简单、高效、实时性好等优点.     

四种结构类型的蛋白质设计方法

给出了以疏水一亲水模型为基础的蛋白质设计方法,该方法以物理学原理为基础,以相对熵作为优化的目标函数。对四种不同结构类型的天然结构的真实蛋白质进行了检测,分析了影响检测成功率的主要因素,结果表明,该方法是普适的,可用于对不同结构类型的蛋白质设计序列。     

BtuC-POPC脂膜体系的分子动力学模拟

大肠杆菌的维生素B12转运蛋白（BtuCD）属于ATP结合盒转运蛋白,目前对BtuCD转运底物进入胞质内的确切机制仍不清楚．本研究将BtuCD的跨膜结构域BtuC插入棕榈酰油酸磷脂酰胆碱（POPC）双层膜中,通过MD模拟来研究BtuC的功能性运动．通过超过57ns的MD模拟得到了稳定的蛋白质-脂双层膜体系．模拟结果发现,POPC双层膜能够调整其厚度以适应其中的BtuC．反映脂双层膜性质的两个参数,即每个脂分子的面积和脂双层膜厚度,均与实验测得数据吻合．通过对从MD模拟提取的轨迹进行主成分分析（PCA）,使得能从原子水平上了解BtuC的几种主要运动模式．结果表明,尽管BtuC的几种主要运动模式各不相同,却都实现了跨膜通道维度的改变,控制通道开121的打开和闭合．这些BtuC运动模式和与其相互作用的BtuF和BtuD的功能性运动很好的偶合．BtuC的运动主要体现在周质一侧的区域,控制跨膜通道在该侧开口的大小．MD模拟过程中,这一侧开口可以比晶体结构反映的“开放”状态更开放．在胞质一侧,并未观察到通道开口的明显变化．意外的是,尽管BtuC两个结构域具有相同的序列和类似的高级结构,但它们在运动上却有明显差异．这些结果有助于在原子水平上理解底物的转运机制．     

蛋白质-蛋白质分子对接方法研究进展

蛋白质分子间相互作用与识别是21世纪生命科学研究的前沿和热点.分子对接方法是研究这一课题有效的计算机模拟手段.通常,蛋白质-蛋白质分子对接包括四个阶段:搜索受体与配体分子间的结合模式,过滤对接结构以排除不合理的结合模式,优化结构,用精细的打分函数评价、排序对接模式并挑选近天然构象.结合国内外研究蛋白质-蛋白质分子对接方法进展和本研究小组的工作,对以上四个环节做了详细的综述.另外,还分析了目前存在的主要问题,并提出对未来工作的展望.     

蛋白质与极性配体复合物的绝对结合自由能计算

介绍了用分子动力学模拟与热力学积分法相结合,模拟蛋白质与配体的绝对结合自由能的方法.通过分子转换法,使蛋白质分子（包括水分子）与配体小分子之间的相互作用逐渐减弱 （或增强）至完全消失（或完全出现）. 运用体约束方法,计算了配体与受体结合后平动、转动自由度的丧失即熵效应所引起的自由能变化.以胰蛋白酶双突变体（D189G/G226D）与极性配体苯甲脒为例,研究了蛋白质活性部位与极性配体的相互作用对结合自由能的影响,该复合物绝对结合自由能的模拟结果(－15.5 kJ/mol)与实验值(－10.5 kJ/mol)相近.