氨基酸的亲、疏水性研究 Ⅰ.各种氨基酸及其残基的疏水性标度

蛋白质由20种氨基酸组成.它们的亲、疏水性的相互作用是维持蛋白质三级结构最重要的作用力之一.有些变性的蛋白质(即随机松散分布的多肽链)能够自动地重新折叠起来,成为具有生物活性、高度有序的天然构象,就是疏水基起着关键作用.因此,研究各种氨基酸侧链亲水性或疏水性的大小及其相互作用(该方面的工作是七十年代才开展起来的),对于深入了解蛋白质、核酸等生物大分子的结构与功能,具有重要意义. 一、疏水性的定义一般来说,基团的疏水性与其极性呈正比.     

氨基酸的亲、疏水性研究 Ⅰ.各种氨基酸及其残基的疏水性标度

蛋白质由20种氨基酸组成。它们的亲、疏水性的相互作用是维持蛋白质三级结构最重要的作用力之一。有些变性的蛋白质(即随机松散分布的多肽链)能够自动地重新折叠起来,成为具有生物活性、高度有序的天然构象,就是疏水基起着关键作用。因此,研究各种氨基酸侧链亲水性或疏水性的大小及其相互作用(该方面的工作是七十年代才开展起来的),对于深入了解蛋白质、核酸等生物大分子的结构与功能,具有重要意义。     

植物盐胁迫应答蛋白质组学分析

土壤盐渍化是限制植物生长和分布的关键因素之一,揭示植物盐胁迫应答的分子机理是借助分子生物学手段提高植物耐盐性的基础.近年来,人们利用高通量蛋白质组学技术分析了拟南芥、水稻等19种植物的盐胁迫应答蛋白质表达图谱.从植物类群(盐生植物和甜土植物)、组织器官(根、地上部分/茎、胚根和胚轴、叶片、花序和配子体)、细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞生物)和亚细胞结构(叶绿体、质膜和质外体)几方面整合分析了植物盐胁迫应答蛋白质组表达模式特征,主要特征包括:(1)盐生植物通过全面调节细胞骨架重塑、离子转运和区隔化、渗透平衡、活性氧(ROS)清除、信号转导、光合作用和能量代谢等信号与代谢网络体系,获得相对较高的抗/耐盐能力;(2)植物地上部分(叶片、茎、配子体)或光合组织细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞盐藻)通过调节参与光合作用、碳和能量代谢、ROS清除过程蛋白质的表达模式应对盐胁迫环境;(3)植物地下部分(根、胚根)通过调控信号转导和离子转运相关蛋白质感知/传递盐胁迫信号并维持离子平衡;(4)花序中参与渗透调节、转录调控、蛋白质加工和ROS清除的蛋白质在盐胁迫条件下变化显著;(5)叶绿体通过调控参与光合作用、蛋白质加工和周转,以及氧化还原系统平衡等过程应对盐胁迫;(6)质外体中参与细胞壁代谢、胁迫防御和信号转导过程的蛋白质受盐胁迫影响明显;(7)细胞膜中参与维持膜结构稳定、物质/离子运输和信号转导过程的蛋白质对植物盐胁迫应答具有重要作用.这些分析为深入研究植物耐盐的分子机制提供了重要信息.     

纷乱中的秩序——浅谈细胞中分子的结构和相互作用

细胞中的各种分子以极高的速度向各个方向运动并以极高的频率彼此碰撞。然而在这种纷乱的环境中,细胞中的各种细微结构和生物大分子的三维结构不但能够形成并且能很好地维持,使细胞中的各种生理活动得以有条不紊地进行。形成这些有序结构的力是电荷之间的相互作用力,这些作用力又分为性质不同的2种:亲水作用力(相对固定的电荷之间"点对点"的电荷相互作用)和亲脂作用力(相对弥散、动态和"面对面"的电荷相互作用)。这2种作用力互相配合,是形成高度有序的细胞和分子结构的基础。     

计算蛋白质可及性的一种新方法

关于蛋白质的静态可及性,许多作者作过不少的专门研究和探讨,我们在前人工作的基础上,探讨了蛋白质中原子的环境和对溶剂的暴露,球状蛋白质中可解离基的外围特征,以及蛋白质分子面积。在这     

氨基酸残基可及性与蛋白质家族成员结构的保守性

本文在细胞色素ｃ族蛋白和免疫球蛋白家族中一些蛋白质片段的序列比较和分析的基础上,通过计算其氨基酸残基的可及性,对残基可及性与蛋白质序列及其三维结构的保守性之间的关系进行了分析和探讨。结果表明,序列中凡是保守的残基,其可及性都较低,而且这些低可及性的保守性残基与维持蛋白质特有的三维结构相关。作者认为,同一家族的蛋白质中,在进化上相距较远的各成员之间,结构的保守性主要是体现在其三维结构上;序列中的保守     

核磁共振波谱法在蛋白质三维结构解析中的应用

蛋白质特定的三维结构与其生物功能密切相关,因此,研究蛋白质的三维结构有助于揭示其生物功能机制。将核磁共振（NMR）波谱法应用于研究溶液状态下蛋白质的三维结构,能够更加准确地揭示蛋白质结构与生物功能之间的关系。本文综述了NMR解析蛋白质三维结构的理论和技术方法,以及NMR结合其他生物物理手段,并辅以分子建模计算法研究蛋白质三维结构的研究进展和最新方法,为精准解析蛋白质的三维结构提供思路及策略。     

2005年第16届国际生物学奥林匹克竞赛理论考试(1)

第1部分总时间:2．5 h(150 min) 总分值:80 1 各种作用力对于维持一个蛋白的三维结构所必需的相互作用是十分重要的。下面这张图显示了几种可能的相互作用。请按照编号写出这些相互作用的正确名称。(1分)     

高分辨率高精度蛋白质晶体结构

自从六十年代初期应用X射线晶体衍射方法测定第一个蛋白质(肌红蛋白)的三维结构以来,我们关于蛋白质三维结构的知识已有了相当的积累.截止86年7月的统计,已有286个蛋白质分子的原子坐标存入国际蛋白质数据库.以此为基础,一些重要生命活动的结构机理已经在三维水平上得到精细阐明(参见),一个由分子生物学和X射线晶体学结合形成的新领域——蛋白质晶体学,应运而生.二十多年来,这一领域的发展已经历了二个阶段.第一阶段大体从六十年代初到七十年代中期,在这期间,分析方法和技术从突破发展到成熟和实用,并有近40个蛋白质结构测定出来,使我们获得了蛋白质结构知识的面面观.     

病毒衣壳蛋白的解离和重组

在生物微观世界中,某些病毒的结构形态是迄今为止研究得比较透彻的一种。病毒的衣壳蛋白在完成其生物功能——即和病毒核酸的相互作用,而后形成包裹衣壳,是自然界中蛋白质聚合成高级结构(四级结构)的一种典型的有序模型。目前,为数不少的病毒,包括植物、动物及细菌病毒的衣壳蛋白一级结构已经阐明,因此病毒的衣壳蛋白是研究蛋白质的解离、聚合、装配和重组,蛋白质各级结构之间的关系及蛋白质和核酸之间相互作用等问题的一个极好对象。对于病毒衣壳蛋白的解离和重组过程,已有不少研究报道、综述和专著     

烟草核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶四级结构的研究(英文)

本文提出三种证据证明烟草核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的大亚基伸展在小亚基的外面,小亚基排列在大亚基中间的概念。证据是:1.固定化胰蛋白酶在一定条件下可水解RubisCO的大亚基但不水解小亚基,而天然胰蛋白酶水解大亚基,也水解小亚基。2.固定化抗小亚基IgG-Sepharose可与游离的小亚基相结合,但不能与全酶结合。3.低浓度尿素处理可使固定化的RubisCO-Sepharose上的小亚基解离下来,而大亚基仍结合在载体上,这说明RubisCO是通过定位在分子表面上的大亚基的ε-氨基与Sepharose共价偶联的。当RubisCO中的小亚基全部被解离后,大亚基之间的结合进一步增强,这时解离大亚基所需的尿素浓度要比小亚基存在时高。任何RubisCO的四级结构模型都应将小亚基置于大亚基中间受保护的位置,一部份小亚基可暴露于全酶分子表面。     

极端微生物蛋白质组学的研究现状

本文概述了近年来蛋白质组学技术在极端微生物研究领域中存在的关键问题、解决途径和研究现状。迄今为止,虽然蛋白质组学技术快速发展,但极端微生物的蛋白质组学的研究仍然存在很多困难。由于极端微生物的蛋白质-蛋白质复合物解离不彻底,而嗜中温微生物的蛋白质解离和变性条件不适用于极端微生物合成的大多数蛋白质等特殊问题,致使蛋白质组学技术还没有广泛应用于嗜盐、嗜热/冷、嗜酸/碱等微生物的研究中。当然,蛋白质组学技术应用的潜能和前景吸引人们积极尝试各种各样的方法。目前,通过研究已经有效地解决了嗜盐蛋白质的分离、嵌合膜蛋白的鉴定和新蛋白质的功能推测,证实了基因组预测的一些结论,并揭示基因组不能充分解析的某些特性和新蛋白质。极端微生物蛋白质组学的研究表明,全面展示蛋白质表达谱需要不止一种蛋白质组学方法。此外,蛋白质组学和基因组学的互相印证和结合,将加速极端微生物的研究进程,深入全面地揭示微生物适应极端环境的特殊机制,进而阐明极端微生物生存的机理,为改善胁迫因素导致的伤害提供新的研究方向。     

小麦耐盐突变体盐胁迫下的蛋白质组分析

首次采用双向电泳的方法分析1％NaCl胁迫72h的一对小麦耐盐(RH8706-49)及敏盐突变体(H8706-34)的蛋白质组。经过MALDI-TOF分析和数据库检索发现两者在H^ -ATP酶β亚基、谷氨酰胺合成酶前体、OEC33和RuBP羧化酶小亚基等5个候选蛋白存在质或量的差异。这5种蛋白均为叶绿体蛋白,它们很可能在盐胁迫下对维持叶绿体及整个细胞的功能起到重要作用。     

细菌视紫红质中质子泵出的分子机理

细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,或bR)是盐生嗜盐菌(Halobacterium salinarium)等细菌的跨膜蛋白质,其色基视黄醛的光致异构化作用触发细菌视紫红质的一系列结构变化,把质子从细胞质泵到细胞外空间。对细菌视紫红质中质子泵出分子机理进行了描述。     

细胞核内蛋白质动态变化研究进展

漂白后荧光恢复和漂白荧光丢失技术是蛋白质动态变化研究中常用的两项技术.近年来,利用这两项技术对细胞核内蛋白质动态变化的研究表明：一些蛋白质在细胞核内是运动的,能和各自所在的区域快速结合和解离;并且这种运动主要以被动扩散的方式进行,不消耗代谢的能量;另外蛋白质的共价修饰可对某些蛋白质的运动产生影响.细胞核内蛋白质的动态变化对细胞核的结构组成和基因表达的调控都具有重要的意义,但详细的机制还有待于进一步的研究.     

DRSP:蛋白质单残基替换结构数据库（英文）

蛋白质残基替换是基因突变的产物之一,它可能改变蛋白质三维结构,对其生物学功能产生重大影响,因此研究蛋白质残基替换与结构改变的关系具有重要意义.随着实验解析蛋白质结构的数量迅猛增长,越来越多的野生型-突变体被应用于结构生物学的比较研究中.本研究从蛋白质三维结构数据库(PDB)出发,收集和计算了大量结构特征数据,构建了一个目前已知最大的野生型-突变体(单残基差异)的结构对数据库DRSP,展示出氨基酸类型和主链偏好性对结构保守性的相关性.DRSP的开放使用可为高精度的蛋白质结构分析预测提供有用信息,它的数据库网址是http://www.labshare.cn/drsp/index.php.     

DRSP：蛋白质单残基替换结构数据库

蛋白质残基替换是基因突变的产物之一,它可能改变蛋白质三维结构,对其生物学功能产生重大影响,因此研究蛋白质残基替换与结构改变的关系具有重要意义．随着实验解析蛋白质结构的数量迅猛增长,越来越多的野生型-突变体被应用于结构生物学的比较研究中．本研究从蛋白质三维结构数据库(PDB)出发,收集和计算了大量结构特征数据,构建了一个目前已知最大的野生型-突变体(单残基差异)的结构对数据库DRSP,展示出氨基酸类型和主链偏好性对结构保守性的相关性．DRSP的开放使用可为高精度的蛋白质结构分析预测提供有用信息,它的数据库网址是http://www.labshare.cn/drsp/index.php．     

各种因子对固定化烟草核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶解离作用的影响

pH,温度、离子强度及效应剂等对固定化烟草RuBP羧化酶在2.5mol/L尿素处理下的解离作用有各种不同的影响。在pH6.0时,仅小亚基从大亚基核(L_8)解离,当pH为中性偏碱时,大亚基核也解离。低温和低离子强度均促进酶的解离,而温度和离子强度对大亚基之间的解离的影响显著大于对大、小亚基之间的影响。这表明酶的亚基之间存在着不同的极性和疏水作用,而大亚基之间的疏水作用比大、小亚基之间的强。6-PG对大、小亚基之间解离的抑制作用表明大亚基上的催化位置与小亚基之间有一定的密切关系。     

千里光泛素(Ubiquitin)基因生物信息学与功能分析

为阐明泛素(Ubiquitin)在高等植物中结构与功能的关系,从千里光全长cDNA文库中分离到泛素基因,采用生物信息学方法对其进行系统分析.碱基序列和系统进化树结果显示,千里光泛素基因与果子蔓泛素基因的核苷酸序列(GenBank登录号:GQ890686.1)的同源性最高(87％);尽管碱基位点出现较大的变异,但高度保守氨基酸序列结果提示,泛素的保守位点对维持蛋白质结构和功能发挥关键作用;蛋白质的理化性质、三维结构预测与亚细胞定位结果表明,作为辅酶,泛素主要参与高等植物细胞的信号转导、转录调控和物质转运等功能.     

香草酸与多酚氧化酶的相互作用机制及新型指纹谱构建

生物大分子与小分子之间的相互作用机制研究是当今各个学科领域的前沿和热点,不仅有利于进一步认识大分子的结构和功能,还能进一步获得检测生物大分子或小分子的新途径.本研究将中药材特征指纹图谱应用于植物多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)与植物体内活性成分香草酸(vanillic acid,VA)的具体相互作用机制的研究,采用光谱实验法结合分子模拟技术,分析VA与PPO的相互作用机制,并构建其三维相互作用指纹谱.光谱实验结果显示,VA增强了PPO的荧光强度.维持VA-PPO体系的相互作用力主要为疏水作用,VA与PPO的结合距离r值为2.48 nm,发生了非辐射能量转移.由光谱实验数据构建的λ-UV-F新型指纹图谱,系统地反映了活性分子VA与PPO之间相互作用特征.分子模拟结果精确显示了VA与PPO的结合位域与结合作用力,表明维持VA与PPO的相互作用力主要为疏水作用和氢键(位于氨基酸残基Met258,His88,His109,His240,His244和His274位).计算机模拟与光谱学实验结果一致,并成功构建了VA-PPO相互作用特征关系的新型指纹图谱.