如何改造蛋白质

1.前言 蛋白质是由20种L-α-氨基酸通过肽键接连起来的多肽链组成的。不同的蛋白质,其氨基酸的组成数目、种类、顺序也不一样。蛋白质的氨基酸顺序(也称一级结构)是由每种蛋白质的基因(DNA)的核苷酸序列决定的。生物机体产生的蛋白质是生物个体维持其生命、进行繁殖不可缺少的物质。     

多肽和蛋白质的化学组成

一、引言蛋白质化学组成中所含的α的氨基酸约有二十余种之多。按目前的分析结果已知在蛋白质的分子中一般均含有50—1200个α氨基酸的分子。这些不同的氨基酸在蛋白质结构中常以肽键的方式联结,形成长的多肽链(Fischer氏,1902;Hofmeister氏,1902)。由目前的研究结果已证实在多肽链中氨基酸并不具有如Bergmann氏和Niemann氏(1936)所说的那些按一定规律和周期排列的情况;相反地,它们是以一定的顺序出现在多     

谈生物课中的范例教学

高中《生物》描述了生物的共性,揭示了生命的规律。但不足之处是没有例题。如果教师只按课本讲课,则学生只了解概念和定义,却不知如何将原理、规律运用到实例中,难以解决实际问题。为了使学生提高解决问题的能力,我在平时教学中,尽量运用范例教学。通过解例题,学生对原理和公式得到进一步理解和掌握。1　运用范例教学突出重点对课本中的重点内容应多用范例教学,讲解例题,并让学生练习,上好习题课。例如:1)蛋白质是重点内容,我在讲完基本内容后,总结了如下表解:氨基酸肽肽键水氨基羧基一条肽链nnn—1n—1至少1个至少1个X条肽链NN—XN—X至…     

二聚体蝎钠通道毒素的1.4Å分辨率晶体结构：反常非脯氨酸顺式肽键及其内在结构因素

报道了以二聚体存在的dimo-BmK M1的1.4Å分辨率晶体结构. 蛋白质中的肽键是局部双键,不可旋转,因此具有顺式 (cis) 和反式 (trans) 两种构型,它们不能通过旋转操作相互转换. 非脯氨酸顺式肽键是指形成该肽键的氨基是由脯氨酸以外的氨基酸提供的 (Xaa-nonPro),这类肽键的顺式构型的自由能远比反式高,因此极少出现在天然蛋白质结构中. 事实上,在长时间中,多肽链的“反式肽键连接”被视为蛋白质结构的一条基本规则,把顺式肽键视为不可能. 随着高分辨率精确蛋白质结构数量的增加,近年来有详细的统计分析揭示,非脯氨酸顺式肽键 (Xaa-nPro) 在蛋白质结构中出现的几率为0.03%～0.05%,而且大多存在于功能敏感的结构区域,可能具有重要意义. 但由于所用的基本结构数据都来自晶体结构,对这种反常肽键是否由结晶环境影响而形成,存在疑问. 此前曾在以单体形式存在的蝎神经毒素mono-BmK M1的高分辨率结构中发现其中肽键Pro9-His10是非脯氨酸顺式肽键,并详细分析了其结构-功能意义. 以二聚体存在的dimo-BmK M1的1.4Å分辨率晶体结构表明,它与mono-BmK M1有不同的空间群、不同的分子堆积方式,不同的晶体环境. 结构模型被高度精化, R_cryst达到0.109. dimo-BmK M1结构显示,在不对称单位中的两个M1分子在同一位置 (残基9-10之间) 都清晰地存在顺式肽键. 立体化学分析显示,这一肽键的几何参数和局部结构与mono-BmK M1中的 (9-10) 顺式肽键基本相同. 这一结果表明,非脯氨酸顺式肽键9-10的存在与结晶环境无关,是BmK M1分子的固有结构特征. 在此基础上,综合分析了与顺式、反式肽键相关的结构元素,发现与残基 (8-19) 序列模体-KPXNC- (X为任意氨基酸) 所决定的特征回折结构可能是分子内在的主要结构因素,其中第8位残基是Lys或Asp对决定肽键是顺式还是反式有关键作用. 近来的突变实验及其晶体结构测定已证实,Lys8/Asp8是 (9-10) 肽键顺式/反式异构的结构开关,它们对该类分子与不同种属钠通道作用的专一选择性具有重要作用. 通过BLAST搜索,发现在其他18个蛋白质中也存在相同的序列模体-KPXNC-,推测在这些蛋白质的相应肽键位置也可能存在反常的脯氨酸顺式肽键.     

二聚体蝎钠通道毒素的1.4 分辨率晶体结构:反常非脯氨酸顺式肽键及其内在结构因素(英文)

报道了以二聚体存在的dimo-BmKM1的1.4!分辨率晶体结构.蛋白质中的肽键是局部双键,不可旋转,因此具有顺式(cis)和反式(trans)两种构型,它们不能通过旋转操作相互转换.非脯氨酸顺式肽键是指形成该肽键的氨基是由脯氨酸以外的氨基酸提供的(Xaa-nonPro),这类肽键的顺式构型的自由能远比反式高,因此极少出现在天然蛋白质结构中.事实上,在长时间中,多肽链的“反式肽键连接”被视为蛋白质结构的一条基本规则,把顺式肽键视为不可能.随着高分辨率精确蛋白质结构数量的增加,近年来有详细的统计分析揭示,非脯氨酸顺式肽键(Xaa-nPro)在蛋白质结构中出现的几率为0.03%～0.05%,而且大多存在于功能敏感的结构区域,可能具有重要意义.但由于所用的基本结构数据都来自晶体结构,对这种反常肽键是否由结晶环境影响而形成,存在疑问.此前曾在以单体形式存在的蝎神经毒素mono-BmKM1的高分辨率结构中发现其中肽键Pro9-His10是非脯氨酸顺式肽键,并详细分析了其结构-功能意义.以二聚体存在的dimo-BmKM1的1.4"分辨率晶体结构表明,它与mono-BmKM1有不同的空间群、不同的分子堆积方式,不同的晶体环境.结构模型被高度精化,Rcryst达到0.109.dimo-BmKM1结构显示,在不对称单位中的两个M1分子在同一位置(残基9-10之间)都清晰地存在顺式肽键.立体化学分析显示,这一肽键的几何参数和局部结构与mono-BmKM1中的(9-10)顺式肽键基本相同.这一结果表明,非脯氨酸顺式肽键9-10的存在与结晶环境无关,是BmKM1分子的固有结构特征.在此基础上,综合分析了与顺式、反式肽键相关的结构元素,发现与残基(8-19)序列模体-KPXNC-(X为任意氨基酸)所决定的特征回折结构可能是分子内在的主要结构因素,其中第8位残基是Lys或Asp对决定肽键是顺式还是反式有关键作用.近来的突变实验及其晶体结构测定已证实,Lys8/Asp8是(9-10)肽键顺式/反式异构的结构开关,它们对该类分子与不同种属钠通道作用的专一选择性具有重要作用.通过BLAST搜索,发现在其他18个蛋白质中也存在相同的序列模体-KPXNC-,推测在这些蛋白质的相应肽键位置也可能存在反常的脯氨酸顺式肽键.     

聚肽在骨组织工程领域的研究进展

聚肽是20种α-氨基酸中的一种或者几种氨基酸通过酰胺键(肽键)联成的长链分子,此外还包含有其它非肽链结构的组成成分,具有和蛋白质类似的二级结构.由于其独特的结构和性能,近年来在组织工程领域聚肽被广泛地研究和应用,主要被用作生长因子、支架材料表面改性物以及支架材料.从以上3个方面介绍了近年来聚肽在骨组织工程领域的研究和应用情况,并对聚肽在骨组织工程研究领域的应用前景进行了展望.     

“检测生物组织中蛋白质成分”的拓展性实验教学组织

1实验内容的组织 依据高中生物学新课标的精神,在人教版生物学课本必修1-“分子与细胞”中,设有“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验内容。这个实验我们安排2课时,第2课时将课本中有关蛋白质检测的实验内容适当拓展,在学生习得蛋白质检测原理的基础上,引导他们探究日常食品中是否含有蛋白质成分,     

分子动力学模拟尿素对水溶液中蛋白质构象转变的影响

采用分子动力学方法和全原子模型研究尿素和水分子对模型蛋白S-肽链结构转化的影响。模拟结果显示S-肽链的变性速率常数k值随着尿素浓度的增加而先降低后升高,在尿素浓度为2.9 mol/L时达到最低值。模拟了不同尿素浓度下尿素-肽链、水-肽链以及肽链分子氢键的形成状况。结果表明:尿素浓度较低时,尿素分子与S-肽链的极性氨基酸侧链形成氢键,但不破坏其分子内的骨架氢键,尿素在S-肽链水化层外形成限制性空间,增强了S-肽链的稳定性。随着尿素的升高,尿素分子进入S-肽链内部并与其内部氨基酸残基形成氢键,导致S-肽链的骨架氢键丧失,S-肽链发生去折叠。上述模拟结果与文献报道的实验结果一致,从分子水平上揭示了尿素对蛋白质分子结构变化的影响机制,对于研究和发展蛋白质折叠及稳定化技术具有指导意义。     

二聚体蝎钠通道毒素的1.4(A)分辨率晶体结构:反常非脯氨酸顺式肽键及其内在结构因素

报道了以二聚体存在的dimo-BmK M1的1．4A分辨率晶体结构．蛋白质中的肽键是局部双键,不可旋转,因此具有顺式（cis）和反式（trans）两种构型,它们不能通过旋转操作相互转换．非脯氨酸顺式肽键是指形成该肽键的氨基是由脯氨酸以外的氨基酸提供的（Xaa-nonPro）,这类肽键的顺式构型的自由能远比反式高,因此极少出现在天然蛋白质结构中．事实上,在长时间中,多肽链的“反式肽键连接”被视为蛋白质结构的一条基本规则,把顺式肽键视为不可能．随着高分辨率精确蛋白质结构数量的增加,近年来有详细的统计分析揭示,非脯氨酸顺式肽键（Xaa-nPro）在蛋白质结构中出现的几率为0．03％～0．05％,而且大多存在于功能敏感的结构区域,可能具有重要意义．但由于所用的基本结构数据都来自晶体结构,对这种反常肽键是否由结晶环境影响而形成,存在疑问．此前曾在以单体形式存在的蝎神经毒素mono-BmK M1的高分辨率结构中发现其中肽键Pr09-His10是非脯氨酸顺式肽键,并详细分析了其结构．功能意义．以二聚体存在的dimo-BmK M1的1．4A分辨率晶体结构表明,它与mono．BmK M1有不同的空间群、不同的分子堆积方式,不同的晶体环境．结构模型被高度精化,Rcryst达到0．109．dimo-BmK M1结构显示,在不对称单位中的两个M1分子在同一位置（残基9．10之间）都清晰地存在顺式肽键．立体化学分析显示,这一肽键的几何参数和局部结构与mono．BmK M1中的（9．10）顺式肽键基本相同．这一结果表明,非脯氨酸顺式肽键9．10的存在与结晶环境无关,是BmK M1分子的固有结构特征．在此基础上,综合分析了与顺式、反式肽键相关的结构元素,发现与残基（8．19）序列模体-KPXNC-（X为任意氨基酸）所决定的特征回折结构可能是分子内在的主要结构因素,其中第8位残基是Lys或Asp对决定肽键是顺式还是反式有关键作用．近来的突变实验及其晶体结构测定已证实,Lys8／Asp8是（9-10）肽键顺式／反式异构的结构开关,它们对该类分子与不同种属钠通道作用的专一选择性具有重要作用．通过BLAST搜索,发现在其他18个蛋白质中也存在相同的序列模体．KPXNC-,推测在这些蛋白质的相应肽键位置也可能存在反常的脯氨酸顺式肽键。     

肽键的正确书写方法是什么?

答:现行高中“生物”教材中,将肽键写为“-NH-CO-”(甲种本P.13)。有些复习资料据此出题,将“-CO-NH-”这种写法判断为是错误的,这是不正确的。因为蛋白质分子的一级结构是具有方向性的,通常在一级结构的书写表达方法中,将“H_2N-”为头(即把N端写在左边),“-COOH”为尾(即把C端写在右边),肽键是由前一个氨基酸的羧     

蛋白质生物合成中氨基酸从氨酰-可溶性核糖核酸转运至核朊微粒过程的探讨

一般认为蛋白质的生物合成有以下几个过程:(1)氨基酸的激活。(2)可溶性核糖核酸(s-RNA)接受激活了的氨基酸,从而生成氨酰-可溶性核糖核酸。(3)氨酰-s-RNA 通过转运酶的作用把氨基酸运送到核朊微粒上(包括 m-RNA),排列成肽链。(4)蛋白质从核     

蛋白质构象的可变性及其在胰岛素结构中的反映

我们对蛋白质三维结构的认识,主要来源于对蛋白质晶体的X射线衍射分析。应用该方法已测定了一百多个蛋白质分子的结构。这些结构分析表明,蛋白质分子具有一个特定的空间结构,并且是相当稳定的致密结构。蛋白质多肽链的卷曲方式,主要取决于非共价力。除了少数的二硫键外,蛋白质结构中有大量的次级键。水溶性蛋白质结构内部由空间上契合得很好的疏水氨基酸侧链组成,带电或极性侧链,除了为行使特殊的功能而藏于凹窝或沟槽的深处,一般都分布在分子的表面。由较长肽链组成的结构,常常可以被划分为相对独立的较稳定的结构域;而含有多条肽链的蛋白质,通常形     

“蛋白质”专题的复习

理科综合能力测试是以能力测试和素质考查为主导 ,考查学生所学相关课程的基础知识、基本技能和综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力。在高三生物学的复习中 ,进行专题复习 ,能够强化知识的综合与运用。“蛋白质”专题的内容 ,不仅体现生物学科内知识的综合与运用 ,还体现生物学与化学学科间的综合与运用。1　建立知识体系对“蛋白质”专题的复习可将生物学与化学教材中有关蛋白质方面的知识 ,通过提炼 ,建立知识网络 ,让学生把握整体框架、条理清楚 ,理清内在联系。1)自然界里的蛋白质。 2 )蛋白质的化学组成和结构。 1化学组成和结…     

建议开展核糖体RNA拓扑学与核糖体失活蛋白的研究

(一)核糖体RNA拓扑学研究的重要性核糖体是细胞合成蛋白质的唯一场所。核糖体包括两个亚基,由RNA和蛋白质组成,蛋白质占1/3,而RNA占2/3,即RNA是主要组分。蛋白质生物合成的大多数步骤,包括肽链合成的起始、延伸和终止都是在核糖体上进行的。整个合成过程涉及二百多种生物大分子的协同作用。在蛋白质生物合成中,重要的是肽键的形成。这一化学反应就是在核糖体上进行的。核糖体的任何个别组分或局部组分都不能催化肽键的形成,而必须是完整的核糖体,因此人们认为核糖体本身就是一个包括多种蛋白质和rRNA的复杂酶系(有人把核糖体看作     

保守GTP酶ObgE的分子伴侣活性研究

分子伴侣(molecular chaperone)能够帮助新生多肽链或错误折叠的蛋白质形成天然构象,但本身又不是成熟蛋白质的组成成分。蛋白质需要分子伴侣的帮助,才能够从核糖体合成的新生肽链折叠成有生物活性的大分子。E.coli的ObgE蛋白是保守的GTP酶,ObgE蛋白参与信号转导、蛋白运输和细胞周期调控,并与E.coli在氨基酸饥饿下的应激反应有关。本实验通过分子克隆,将E.coli ObgE蛋白的基因克隆到表达载体pET-28a中,转化到E.coli BL21进行蛋白表达纯化。纯化后的ObgE蛋白通过柠檬酸合成酶变复性实验、α-葡萄糖苷酶变复性实验、牛碳酸酐酶变复性实验,检测ObgE蛋白的分子伴侣活性,发现ObgE具有一定的分子伴侣活性,为该蛋白的研究应用奠定了基础。     

肽链及蛋白质N-末端喹喔啉类荧光衍生物的形成

蛋白质及肽链N-末端经Dixon转氨后的羰酰基与邻苯二胺作用可形成喹喔啉类荧光衍生物.形成这一发色团的过程较为缓慢;喹喔啉短肽的激发(Ex 293-305nm)与发射(Em 360-365nm)波长随肽链氨基酸残基组成不同而有一定变化;喹喔啉胰岛素荧光衍生物的激发光波长为Ex318nm,发射波长为Em 353nm.喹喔啉三肽的荧光在乙二醇溶液中的变化因其氨基酸残基组成的不同而有差异.以上结果提示:喹喔啉类荧光衍生物可能作为研究蛋白和肽结构与功能的一种手段.     

卫星电视教学辅导

蛋白质是细胞内含量最丰富,具有极其重要功能的生物大分子。本章着重介绍蛋白质及其基本组成单位氨基酸的分解与合成代谢。生物体内具有各种蛋白酶,可以把蛋白质降解为氨基酸。以人和动物消化道中的蛋白酶为例,按其作用方式不同可以分为肽链外切酶,肽链内切酶及二肽酶。在这些酶的综合作用下,蛋白质水解成氨基酸,进入细胞内代谢。各种氨基酸虽侧链基团各不相同,但都具有氨基和羧基,因而具有共同的分解代谢途径——脱氨基作用与脱羧基作用。本章仅介绍氨基酸的共同的分解代     

食源性蛋白质水解度常数htot值的测定

利用全自动氨基酸分析仪,对植物性蛋白质、动物性蛋白质和海洋蛋白质这三类蛋白质中的氨基酸含量进行测定,并对这三类蛋白质的htot值进行了计算、分析。结果显示,这三类蛋白质的htot值分别为:猪后肘肉7.62mmol.g-1、猪五花肉7.63mmol.g-1、鸡腿肉7.65mmol.g-1、大米7.44mmol.g-1、玉米7.57mmol.g-1、花生仁7.55mmol.g-1、鳗鱼肉7.64mmol.g-1、扇贝肉7.71mmol.g-1、牡蛎肉7.94mmol.g-1、章鱼肉7.79mmol.g-1。比较可知,这三类蛋白质中每克纯蛋白所含的肽键毫摩尔数为海洋蛋白质>动物性蛋白质>植物性蛋白质,为蛋白质水解度的测定提供了科学依据。     

脊椎动物血浆蛋白质的进化

分子生物学的迅猛发展,使我们有可能从分子水平来探讨生物进化这一经典命题。分子进化遂成为进化生物学中的一个新的研究领域。脊椎动物血浆中有数百种蛋白质,依据其一级结构的类似性可划分为仅仅几个家族。蛋白质的进化主要涉及到基因复制(包括加倍)和外显子改组。对不同种属同一种蛋白质的氨基酸排列顺序的比较,可以给出一些有关蛋白质进化的知识。这方面业已取得的成就极大地推进了进化生物学的发展。     

植物蛋白质SUMO化修饰体外高效检测系统

蛋白质SUMO化修饰是一种调控蛋白命运的关键修饰方式, 广泛参与植物生长发育及逆境胁迫响应。SUMO化修饰过程主要由激活酶(E1)-结合酶(E2)-连接酶(E3)组成的级联酶促反应催化, 其关键酶组分将SUMO分子缀合至底物蛋白的赖氨酸残基, 形成共价异肽键以完成SUMO化修饰过程。该文报道了1种植物蛋白质SUMO化修饰体外高效检测系统, 通过在大肠杆菌(Escherichia coli)中构建拟南芥(Arabidopsis thaliana) SUMO化修饰的关键通路实现对底物蛋白的SUMO化修饰, 结果可通过免疫印迹进行检测。该系统可以简化植物蛋白质SUMO化修饰的检测流程, 为植物细胞SUMO化修饰的功能研究提供了有力工具。