研究溶液中蛋白质三维结构的新方法——二维核磁共振技术

近年来,国际生物物理学会秘书长、瑞士苏黎世高等工业学院分子生物学与生物物理研究所Wuthrich教授及其同事,发展了一整套以二维核磁共振(2D-NMR)技术测定溶液中蛋白质三维结构的新方法,受到了国际学术界的高度重视。去年,Wuthrich教授应我国生物物理学会之邀来华访问,在中国科学院生物物理所报告了他的工作。目前,解析蛋白质三维结构的最有力方法,当然仍推X射线晶体结构分析,因为它能精确地确定生物大分子中各原子的座标,确定各共价键的键长、键角。但它毕竟须在晶体条件下测定,因而反映的主要是静态结构。而生命现象     

蛋白质二级结构的实测与预测

蛋白质二级结构的实测和预测在理论和实践上都有重要意义。常用实测方法为圆二色性,红外及二维核磁共振。讨论了各种圆二色性计算方法的优点和缺陷,介绍了二维核磁共振测二级结构的主要方法,讨论了Chou和Fasman预测法的优劣。建议用多种方法测定并结合预测结果分析,得出恰当结论。     

核酸一级结构研究的进展核酸的特异化学降解与末端分析

目前认为蛋白质生物合成的密码主要决定于核酸的一极结构,也就是决定于核酸分子里核苷酸的排列顺序,显然,核酸一极结构的研究在生物化学的研究领域内是一项重要的课题。近20年以来由于新技术的不断发展和应用,以及生物、化学、物理等学科的紧密配合,核酸的研究工作已获得很大的进展。对核酸的构象、结构、生物功能等都有了不同程     

生物大分子溶液结构测定和动力学研究方面的重要进展——二维核磁共振波谱和分子动力学模拟

七十年代末和八十年代初,在分子生物物理的领域有两个很重要的进展:一是生物大分子溶液中三维空间结构的测定,一是蛋白质动力学的研究,与之密切相关的是二个重要技术的发展,即二维核磁共振波谱技术及分子动力学模拟技术.下面结合我们工作的体会就国际上这方面的重要进展加以介绍.     

二维核磁共振与蛋白质三维结构

核磁共振(MMR)是近三、四十年来发展极快的一种物理方法,在物理、化学、生物、医学上有着广泛的应用.在生物学研究中,它独具特点,能在各个层次水平上探知生命过程中结构、功能、运动等特征,小至测知一个氢原子,大到测定整个人体.二维核磁技术(2D-MMR)是近十年内出现的一个新分枝,应用于生物方面较成熟的亦有二十多种脉     

二维核磁共振谱在二萜生物碱结构测定中的应用

本主综述了二维核磁共振谱在测定二萜类生物碱结构中的最近进展。     

分子生物物理的一些前沿领域

分子生物物理是80年代发展迅速、成就突出的一个学科领域,它的一些主要前沿已经成为了解一些重要生命现象分子机理的关键。进入90年代,分子生物物理面临更加迅速发展的新机遇。本文概要介绍了分子生物物理一些前沿领域的研究现状及其近期展望,主要涉及生物大分子的晶体结构和溶液结构(二维和三维核磁共振)研究,核酸与蛋白质的专一辨识和相互作用,蛋白质折叠研究,新蛋白质的设计与构建等方面。     

含氟核苷在生物大分子结构机理研究中的应用进展

氟原子半径小、电负性强、具有与(-OH)官能团类似的氢键形成能力,是"超级卤素"。生物大分子核酸中引入氟原子,会使得氟原子附近的原子电子云密度、碱性及酸性发生明显变化,从而导致整个核酸分子构象由于偶极相互作用发生变化。本文主要综述最近几年含氟核苷在蛋白质与核酸的相互作用及其动力学机制、DNA和RNA的二级结构等生物大分子结构机理研究中的应用,同时,进一步阐述了利用含氟核苷,结合19F-NMR核磁共振波谱技术,研究核酸与蛋白质之间特异性识别的结构与动态机制及核酸二级结构的研究进展,以期氟化学在我国化学和生物学领域得到更为广泛的应用。     

同步辐射圆二色谱及其在糖生物学及生物分子中的应用

同步辐射圆二色谱与普通圆二色谱相比,特点在于向真空紫外波段（〈200nm）拓展,以及同步辐射所提供的高强度紫外和真空紫外光源。糖的圆二色谱结构主要在200nm以下。蛋白质和核酸在200nm以下的真空紫外范围,也具有丰富的光谱结构。因此向真空紫外拓展,伴随新的电子跃迁,对应新的光谱结构,包含更丰富的结构信息,确定的结构种类就越多和越精确。同步辐射高强度的真空紫外光源,是获得高质量真空紫外圆二色谱数据的保证,为糖及糖蛋白、蛋白质和核酸研究提供了溶液中结构探测新的实验方法。综述同步辐射圆二色谱特点及其在结构生物学中的应用,以及新发展的蛋白质圆二色谱数据库（PCDDB）。介绍已对外开放的北京同步辐射实验室同步辐射圆二色谱探测,及其在蛋白质、糖和核酸研究中的应用,以及基于微流控混合芯片的亚毫秒动态探测发展。     

核磁共振波谱应用于结构生物学的研究进展

综述了核磁共振波谱在结构生物学研究中的进展。在溶液中测定生物大分子的结构,分子大小的限制正被减少,尽管新结构的测定仍然需要付出比较大的努力。核磁共振是一个有效的手段,可用于研究在许多细胞过程中存在的弱的或者瞬态的蛋白质-蛋白质相互作用。结构的柔性在蛋白质分子功能中起了中心作用。由于最近方法学的发展,使NMR可以表征蛋白质的动力学,从而可以对分子机制有新的认识。核磁共振波谱可以在原子分辨率下表征无序的蛋白质系统,可以研究折叠路径。跨膜蛋白在细胞中起了关键作用,这使它们成为药物的靶标。应用液体和固体核磁共振技术已经成功测定了跨膜蛋白质的结构。     

蛋白质NMR样品制备技术

在结构基因组学和结构生物学的研究中,核磁共振技术被广泛地用于测定蛋白质在溶液中的空间结构及其动力学,研究蛋白质与配体的相互作用。但是,核磁共振技术的应用在很大程度上受到样品制备技术的制约。该文就蛋白质NMR样品的制备技术进行综述,主要介绍几种常用的重组蛋白质表达体系、蛋白质同位素标记技术以及缓冲液的选择等方面的进展。     

平行β螺旋──一种新的蛋白质立体结构

平行β螺旋──一种新的蛋白质立体结构王克夷（中国科学院上海生物化学研究所,上海２０００３１）关键词平行β螺旋,蛋白质立体结构,果胶酸裂解酶借助蛋白质结晶学和核磁共振的研究,不仅已测定许多蛋白质的立体结构,也揭示了蛋白质的三维结构有一定规律可循,并可将...     

质谱和核磁共振成为研究生物大分子的重要方法 ———简介2002年诺贝尔化学奖得主的贡献

2002年诺贝尔化学奖授予了在质谱和核磁共振领域有杰出贡献的三位科学家。Jonh B. Fenn和Koichi Tanaka发展了质谱鉴定生物大分子质量的方法,Kurt Wuethrich建立了核磁共振测定蛋白质分子溶液三维结构的方法。他们的研究成果是质谱和核磁共振方法发展的里程碑,极大地推动了这两种研究方法的进一步发展。如今,质谱和核磁共振已发展成为认识生物大分子的强劲的研究手段。     

圆二色光谱在蛋白质结构研究中的应用

近几年来,圆二色光谱在蛋白质结构研究中的应用越来越广泛。通过对远紫外圆二色光谱的测量,可以推导出稀溶液中蛋白质的二级结构,进而分析和辨别蛋白质的三级结构类型;通过对近紫外圆二色光谱的测量和分析,可以推断蛋白质分子中芳香氨基酸残基和二硫键的微环境变化,研究介质与蛋白质结构间的关系;通过测定实验参数和环境条件变化时的圆二色光谱,可以研究蛋白质构像变化过程中的热力学和动力学特性。     

毛韧革菌中的韧革菌素类似物

从毛韧革菌(Stereum hirsutum FP-91666)的YMG发酵液中分离得到1个新的韧革菌素类似物——韧革菌素R(1)以及3个已知的类似物——韧革菌素(2-4).利用硅胶色谱、凝胶色谱等方法,结合半制备型HPLC对该菌次生代谢产物进行研究得到这些化合物,并通过核磁共振(包括1D-NMR、2D-NMR)、高分辨质谱实验(HR-ESI-MS)、紫外光谱等波谱学方法鉴定其结构.     

毛韧革菌中的韧革菌素类似物（英文）

从毛韧革菌(Stereum hirsutum FP-91666)的YMG发酵液中分离得到1个新的韧革菌素类似物——韧革菌素R(1)以及3个已知的类似物——韧革菌素(2-4)。利用硅胶色谱、凝胶色谱等方法,结合半制备型HPLC对该菌次生代谢产物进行研究得到这些化合物,并通过核磁共振(包括1D-NMR、2D-NMR)、高分辨质谱实验(HR-ESI-MS)、紫外光谱等波谱学方法鉴定其结构。     

核磁共振技术在生物物理学领域中的应用

核磁共振波谱法(NMR)是利用核磁共振波谱对纯化合物进行结构测定,并定性或定量分析其微结构的一种研究手段.随着脉冲傅立叶变换技术和超导磁体的发展和普及.15N和31P等核磁共振谱(以15N和31P原子为测定对象得出的图谱),以及诸如二维核磁共振谱等新技术和新方法不断涌现并完善,核磁共振波谱法在生物学领域的应用也越来越广泛.在调研大量国外文献基础上,介绍NMR方法在生命科学研究方面的应用研究成果.     

蛋白质和核酸动力学的计算机模拟

近几年,核酸和蛋白质内部的动力学已成为广泛引起人们兴趣的课题。为了说明生物大分子结构和功能的关系,不仅需要了解原子的平均位置,而且也需要知道原子位移随时间的涨落。大量实验表明生物大分子结构不仅有刚性而且存在柔性,而且这种柔性与生物大分子作用机制有密切关系。最近X射线晶体衍射关于蛋白质温度因子的研究,在各向同性和谐振的假设下,已能估计出这种涨落的数值,核磁共振,荧光去偏振,激光拉曼光谱等实验也说明     

电镜技术在核酸分子杂交研究中的应用

电子显微镜是目前唯一能直接看到DNA或RNA分子的工具,而电泳、同位素标记等技术只能间接地测定这些分子,电镜就是以它这种得天独厚的优点在核酸分子研究中崭露头角。基因的准确定位,核酸复制模型的完善,真核基因DNA倒转重复序列“十字架”结构的观 察及内含子的二发现等等,近四十年来,核酸分子杂交技术取得如此可喜的成绩,电镜所作的贡献是不能低估的。     

生物大分子质谱电离技术的突破及核磁共振三维结构测定方法的建立——2002年诺贝尔化学奖简介

2002年诺贝尔化学奖授予了质谱和核磁共振领域的三位科学家以表彰他们对生物大分子鉴定及结构分析方法做出的贡献．其中两位科学家J．B．Fenn和K．Tanaka分别发展了生物大分子质谱分析的软解吸电离方法;另一科学家K．Wüthrich则将核磁共振技术成功地应用于生物大分子如蛋白质的溶液三维结构测定．他们的研究成果已使质谱和核磁共振技术成为生物大分子强有力的研究手段,极大地促进了生物大分子的研究进程,必将对整个生命科学研究产生深远的影响．