膜脂—膜蛋白的相互作用(上)

生物膜是由蛋白质,脂质以及碳水化合物等组成的超分子体系。一般认为,膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者。因此,二者的相互作用问题的探讨可以说是生物膜结构与功能研究的一个中心环节。本文先对生物膜的主要组分:膜脂和膜蛋白的概况以及生物膜结构的主要特征——流动性作一扼要介绍,然后就膜脂对膜蛋白,膜蛋白对膜脂的影响分别进行讨论,最后就二者相互作用的研究与医、农方面的联系作些介绍。一、膜脂和膜蛋白的概述 1.膜脂 (1)膜脂的组成据估计生物膜约含100种脂质。膜是一个非常复杂的体系,膜脂组成发生1—2％的变化(例如,胆固醇/磷脂的比值的改变),就足以影响细胞的存活。     

生物膜膜蛋白三维结构研究的现状与展望

1　生物膜膜蛋白三维结构研究的重要性与迫切性　　细胞是生命的基本结构与功能单位 .细胞的外周膜与细胞内的膜系统称为生物膜 .细胞的能量转换、信息识别与传递、物质运送和分配等基本生命现象都与生物膜密切相关 .生物膜是由蛋白质、脂类以及碳水化合物等组成的超分子体系 ,膜蛋白是膜功能的主要体现者 .生物膜膜蛋白可分为外周膜蛋白和内在膜蛋白 ,后者约占整个膜蛋白的 70 %～ 80 % ,它们部分或全部嵌入膜内 ,有的则是跨膜分布 ,如受体、离子通道、离子泵、膜孔、运载体(ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ)以及各种膜酶等等 .象水溶性蛋白质一样 …     

膜脂——膜蛋白相互作用及其在医学和农业上的应用

生物膜系由蛋白质、脂质及碳水化合物等组成的复杂的超分子体系,它是各种生命现象的基础。生物膜研究是当前分子生物学和细胞生物学研究中的重大课题之一。阐明生物膜的分子结构和功能是膜研究的基础。一般认为,膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者,脂质的运动对膜蛋白     

生物膜脂及脂肪酸的分析方法评述

膜脂是生物膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者。生物膜脂研究是生物膜研究的一个重要组成部分。结合近几年来的新进展,从生物膜脂的分离和脂肪酸的分析角度出发,综合评述了应用于脂类物质分析的TLC、GC、HPLC、CE为代表的主要分析方法,以及CE-MS、HPLC-MS在脂类物质分析中的应用前景。     

脂质体重组和脂蛋白体在植物生物膜研究中的应用

脂质体是磷脂在一定条件下在水中形成的由脂质双分子层组成的内部为水相的闭合囊泡。在推动生物膜的研究进展中,它作为模式系统起着非常重要的作用,能用于研究膜蛋白的性质和功能;膜脂和膜蛋白的相互关系;膜的电化学性质等。近年来脂质体重组技术开始引入到植物学研究领域,用于对植物膜蛋白的研究。本文简要介绍了脂质体的制备和脂酶体重组的方法及其在植物生物膜研究中的应用。     

脂质体重组和脂蛋白体在植物生物膜研究中的应用

脂质体是磷脂在一定条件下在水中形成的由脂质双分子层组成的内部为水相的闭合囊泡。在推动生物膜的研究进展中,它作为模式系统起着非常重要的作用,能用于研究膜蛋白的性质和功能;膜脂和膜蛋白的相互关系;膜的电化学性质等。近年来脂质体重组技术开始引入到植物学研究领域,用于对植物膜蛋白的研究。本文简要介绍了脂质体的制备和脂酶体重组的方法及其在植物生物膜研究中的应用。     

生物膜及其功能的量热学研究

生物膜具多种重要生理功能,因此近十几年,国际上对生物膜的研究已深入到生物学、医学的各个领域,成为当前分子生物学中最活跃的领域之一。七十年代以来,很多物理学和生物学技术都证明膜脂流动性是膜结构的一个基本特征,也是膜行使多种功能的重要体现。膜中各部分的流动性是不均匀的,它与环境及生理状态有关。生物膜的流动性主要体现为膜脂的流动性和膜蛋白的运动性。膜脂的流动性主要是指膜脂中脂肪酸烃链的运动。在正常生理条件下,膜脂大多呈液晶相,当温度降低至某一温度时,     

膜蛋白研究中Triton X-100的置换

在生物膜结构与功能的研究中,经常会用到Triton X-100,它是一种强的表面活性剂,其疏水端能插入膜脂内,把膜脂与膜蛋白隔离开来,其亲水端能与膜蛋白结合,从而使膜蛋白增溶溶解,提取效果很好。但是,Triton X-100本身很难除尽,尤其是与膜蛋白紧密结合之后。它残存在样品中,会给下一步试验带来不良的影响。本文介绍用易透析的胆酸钠盐从吸附膜蛋白的层析柱上,逐步置换掉Triton X-100的方法,并经红血球凝血试验证明此法是简易有效的。     

电子顺磁共振技术在细胞膜研究中的应用

电子顺磁共振(EPR)技术具有高灵敏度、高分辨率的特性,通过自旋标记方法,可以用来研究膜蛋白质拓扑学、膜蛋白间相互作用、膜蛋白与磷脂膜相互作用过程中膜蛋白的结构变化以及细胞膜的流动性。在膜脂和膜蛋白的细胞生物学研究中具有广阔的应用前景。现对EPR技术在细胞膜研究中的应用进展做一综述。     

膜蛋白结构研究方法新进展

膜蛋白是一类结构独特的蛋白质,执行很多基本的和重要的细胞生物学功能。了解膜蛋白在生物膜上的基本构象,对研究膜蛋白的精细拓扑结构、功能具有重要意义。但是膜蛋白的疏水特性使其需要与生物膜共同形成稳定的自然构象,至今在蛋白质组学的研究中对膜蛋白知之甚少。了解分子结构是了解生物大分子功能的一个重要途径。因此,本文对近来膜分子结构研究领域的进展作一简要概述。晶体学方法、单颗粒方法和原子力显微镜为膜蛋白的研究提供了大量的细节数据。固相核磁共振技术提供了跨膜α螺旋结构的方向约束数据和精确的分子间距离约束数据。直接位点标记的旋转电子顺磁共振可以得到更长的距离约束数据,但是目前的标记策略仍然具有局限性。位点特异的红外二色性分析可使得在脂双层中定向分析跨膜α螺旋束成为可能。     

低温胁迫对类囊体膜脂代谢的影响

类囊体膜主要由膜脂、膜蛋白及一些光合色素等成分组成,它是植物进行光合作用的场所。低温能通过影响类囊体膜的结构而影响植物的光合作用。简述了类囊体膜的组成和功能,以及低温胁迫下类囊体膜脂及其脂肪酸组成的变化。简要介绍了膜脂与光抑制的关系,以及利用分子生物学手段研究三烯脂肪酸与植物抗冷性关系的相关进展。     

低温胁迫对类囊体膜脂代谢的影响

类囊体膜主要由膜脂、膜蛋白及一些光合色素等成分组成,它是植物进行光合作用的场所.低温能通过影响类囊体膜的结构而影响植物的光合作用.简述了类囊体膜的组成和功能,以及低温胁迫下类囊体膜脂及其脂肪酸组成的变化.简要介绍了膜脂与光抑制的关系,以及利用分子生物学手段研究三烯脂肪酸与植物抗冷性关系的相关进展.     

结核分枝杆菌膜蛋白的异源表达与纯化研究进展

膜蛋白是一类与生物膜相互作用、具有重要功能和独特结构的蛋白质。异源表达纯化一直是了解膜蛋白结构和功能的重要瓶颈。结核分枝杆菌作为典型的胞内致病菌,其膜蛋白的研究具有很好的代表性以及重要意义。目前用于表达膜蛋白的有大肠杆菌、酵母、哺乳动物细胞等表达系统,但结核菌膜蛋白的表达宿主还往往局限于大肠杆菌。异源表达需要综合考虑蛋白的来源、疏水性、跨膜区等特性。低温、加入共表达因子以及改变培养条件有助于结核菌膜蛋白的可溶性表达。另外,包涵体复性也是获得结核菌目的膜蛋白的重要途径。随着新的表达系统,新的促可溶表达策略,新的包涵体复性手段,新的纯化方法的应用,将有更多的膜蛋白异源表达纯化成功,为蛋白质功能研究奠定基础。     

大规模膜蛋白质组鉴定技术进展

生物膜是一类重要的亚细胞结构,含有大量的跨膜蛋白和非跨膜蛋白,负责细胞与外界的物质和信息交换以及行使细胞内的多种功能。鉴定并分析膜蛋白在生物膜上的表达是研究其功能必不可少的步骤。蛋白质组学技术可以在单次实验中一次性从全细胞裂解物中鉴定多达上万个蛋白质,从而为分析这些蛋白的表达提供了直接的证据。但由于膜蛋白具有较强的疏水性,从而导致对膜蛋白的蛋白质组学鉴定相对困难,这也使得对膜蛋白的结构与功能的研究进展相对比较缓慢。随着鸟枪法蛋白质组学(shot-gun proteomics)及滤膜辅助的样品制备(filter aided sample preparation)等为代表的现代蛋白质组学技术的快速发展,膜蛋白的鉴定水平及覆盖率也随之大幅提高。本文主要综述了过去20余年在膜蛋白质组学技术上的重要进展,并以光合作用模式蓝藻集胞藻(Synechocystis sp.PCC6803)的膜蛋白质组学研究为例,阐述了技术的进步如何提高膜蛋白鉴定的覆盖度,以期为其他物种膜蛋白质组全覆盖度的鉴定提供相应理论借鉴。     

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。     

第五届全国生物膜学术讨论会

由中国生物物理学会,中国生物化学学会和中国细胞生物学学会联合召开的第五届全国生物膜学术讨论会,于1993年4月21日至24日在我国改革开放特区海南省海口市举行.来自全国八十多个单位的220名科学工作者及有关领导和代表参加会议,畅谈了我国近三年来生物膜研究取得的成果和进展.会议共收到322篇论文摘要,包括:1.膜超微结构、膜骨架和膜蛋白构象,2.膜脂-膜蛋白的相互作用、膜脂的多型性,3.偶联膜(线粒体、叶绿体膜等)的氧化还原链,4.光合反应中心、光驱动的质子泵,5.     

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.     

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。     

金属硫蛋白抗内皮素损伤膜蛋白的电子顺磁共振自旋标记研究

以大鼠红细胞膜为研究对象,以脂肪酸自旋标记物５ＮＳ,１６ＮＳ插入膜脂,蛋白自旋标记物ＭＳＬ标记膜蛋白,观察内皮素（ＥＴ）损伤后膜脂流动性、膜蛋白构象的变化及金属硫蛋白（ＭＴ）抗ＥＴ保护生物膜作用。结果表明ＥＴ（１×１０－９,１０－８及１０－７ｍｏｌ／Ｌ）对膜脂流动性无明显影响,但在５×１０－９及１×１０－７ｍｏｌ／Ｌ浓度下均改变膜蛋白构象,而且对膜蛋白构象的影响呈剂量依赖性。１×１０－５ｍｏｌ／ＬＭＴ能抵抗５×１０－９ｍｏｌ／ＬＥＴ对膜蛋白损伤,保护生物膜。     

二氧化硅对细胞膜的损伤和柠檬酸铝抗损伤作用机理的拉曼光谱研究

 本研究应用激光拉曼散射光谱技术探讨SiO_2了诱发膜损伤效应以及柠檬酸铝抗损伤效应的机理。提出SiO_2的作用机理主要是与膜脂极性头部基团-N~+(CH_3)_3的相互作用及其对脂双层有序结构的破坏;而柠檬酸铝的抗损伤作用机理主要是通过铝与SiO_2颗粒表面的结合,从而阻断SiO_2与膜的直接相互作用,在一定程度上维持了膜的结构和功能。