定点突变提高青霉素G酰化酶的稳定性

以大肠杆菌青霉素G酰化酶的晶体结构为模板 ,用软件PMODELING同源模建巨大芽孢杆菌青霉素G酰化酶的三维结构。在此基础上 ,将 β亚基 4 2 7位 (突变A)和 4 3 0位 (突变B)赖氨酸残基突变为丙氨酸 ,降低了该酶的等电点 ,增加了疏水性 ,从而提高其在酸性和有机溶剂环境中的稳定性。两个突变体与亲本相比 ,比活力和Km相近 ,最适pH减少了 0 .5个单位 ,突变B在 pH 5 .2的溶液中的稳定性明显提高。突变A和B在 15 %DMF中的半衰期分别比亲本酶提高了 60 %和 166%     

定点突变提高青梅素G酰化酶的稳定性

以大肠杆菌青霉素Ｇ酰化酶的晶体结构为模板,用软件ＰＭＯＤＥＬＩＮＧ同源模建巨大芽孢杆菌青霉素Ｇ酰化酶的三维结构。在此基础上,将β亚基４２７位（突变Ａ）和４３０位（突变Ｂ）赖氨酸残基突变为丙氨酸,降低了该酶的等电点,增加了疏水性,从而提高其在酸性和有机溶剂环境中的稳定性。两个突变与亲本相比,比活力和Ｋｍ相近,最适ｐＨ减少了０．５个单位,突变Ｂ在ｐＨ５．２的溶液中的稳定性明显提高。突变Ａ和Ｂ在１５％和     

定点突变改造提高纺锤形赖氨酸芽孢杆菌氨基甲酸乙酯水解酶稳定性

氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,EC)是一种存在于发酵食品和酿造酒精饮料中的潜在致癌物质。利用生物酶法去除食品饮料中的EC是一种较为安全有效的方法。本研究以来源于赖氨酸芽孢杆菌Lysinibacillus fusiformis SC02的氨基甲酸乙酯水解酶为研究对象,采用计算机辅助设计突变位点,构建了其不稳定区域Q328位点的饱和突变体。通过酶学性质分析发现,突变体Q328C和Q328V在40℃下的半衰期分别提高了7.46和1.99倍,Q328R在高温下也有比原酶更好的耐受性。此外,突变体Q328C对乙醇的耐受性和酸耐受性也有所提高。对氨基甲酸乙酯水解酶分子改造的结果表明,通过改造其不稳定区域Q328位点,可以提高酶的热稳定性及对酸和乙醇的耐受性。     

NisinZ的定点突变及突变体性质的研究

以本实验室构建的含nisZ基因的质粒pHJ201为模板,采用定点突变技术将乳链菌肽Z分子中B环第8位Thr突变为Ser（T8S）、将第2位Dhb突变为Dha和第31位His突变为Lys（T2S/H31K）以及将第27位Asn突变为Lys和第31位His突变为Lys（N27K/H31K）,以pMG36e为载体,电击转化乳酸乳球菌（L.lactis）NZ9800进行表达。对表达产物性质的研究结果表明,3个突变体的抑菌谱和溶解度未发生变化,其抑菌活性略有下降,但它们的稳定性表现各不相同：N27K/H31K的稳定性与NisinZ几乎一致,而T8S和T2S/H31K的稳定性有明显提高,在pH9条件下100℃加热5min仍不丧失抑菌活性。     

NisinZ的定点突变及突变体性质的研究

以本实验室构建的含nisZ基因的质粒pHJ2 0 1为模板 ,采用定点突变技术将乳链菌肽Z分子中B环第 8位Thr突变为Ser(T8S)、将第 2位Dhb突变为Dha和第 31位His突变为Lys(T2S H31K)以及将第 2 7位Asn突变为Lys和第 31位His突变为Lys(N2 7K H31K) ,以pMG36e为载体 ,电击转化乳酸乳球菌 (L .lactis)NZ980 0进行表达。对表达产物性质的研究结果表明 ,3个突变体的抑菌谱和溶解度未发生变化 ,其抑菌活性略有下降 ,但它们的稳定性表现各不相同 :N2 7K H31K的稳定性与NisinZ几乎一致 ,而T8S和T2S H31K的稳定性有明显提高 ,在pH9条件下10 0℃加热 5min仍不丧失抑菌活性。     

通过定点突变提高乳链菌肽对热及pH的稳定性

【目的】通过定点突变技术改变乳链菌肽(nisin)特定位置氨基酸,获得性质改善的nisin突变体,为扩大其应用范围提供依据。【方法】在抑菌谱扩大的nisin单突变体M21K nisinZ的基础上,对M21K nisZ基因第29位丝氨酸密码子进行定点突变;将其克隆至乳酸菌表达载体pMG36e,并在Lactococcus lactis NZ9800中进行表达;双突变体M21K/S29K nisinZ经分离纯化后检测其在抑菌活性、抑菌谱和稳定性等方面的变化。【结果】与单突变体M21K nisinZ及野生型nisinZ(wild-type,WT)相比,双突变体M21K/S29K nisinZ对指示菌的抑菌活性虽有所下降,但其对温度及pH值的稳定性有显著提高。同时其抑菌谱与M21K nisinZ相同,可抑制革兰氏阴性菌,扩大了WT的抑菌谱。【结论】通过改变nisin分子特定位置的氨基酸可以改善nisin分子的理化性质,有可能得到应用范围更广的nisin品种。     

一种改进的快速PCR定点突变技术

在基因工程与蛋白质工程研究中常常用到基因突变技术制备突变体,用于研究基因调控、蛋白质的结构与功能。本项研究在快速PCR定点突变技术的基础上,改进实验方法,简化实验步骤,以适用蛋白质结构改造研究的需要。建立的突变技术仅需一次PCR反应即可完成基因的定点突变,突变效率为79.6%左右。该法对1～3个连续碱基的突变和对间隔4个甚至多达15个碱基的数个密码子突变效果都很好。     

基于氨基酸序列预测蛋白质功能性点突变位点

突变是研究蛋白质结构和功能的重要方法。点突变实验中,突变位点的选择随机性大,若能对突变后蛋白质功能是否发生变化做出预测,将大大减少实验的盲目性。为此,作者设计了一个基于信号处理的单点替换突变预测模型,对序列上每个位点所有可能的氨基酸替换的效果进行估计。使用蛋白质突变数据库(Protein Mutant Database,PMD)里的11个蛋白共2600多个点突变的数据集,对以上模型进行了验证。结果表明正确率高达81.2%,并且推荐出的替换选择位点仅占所有可能替换突变的3.1%。在体外定点突变实验中,使用本模型推荐的高可能性功能突变位点将有助于提高实验的成功率。该模型使用蛋白质的氨基酸序列信息,特别是对未知结构的蛋白质同样适用。然而,由于缺乏足够的突变实验数据,本模型的应用仍需进一步完善和验证。     

基于重叠延伸PCR法的定点突变技术

目的:建立一种高效而经济的定点突变方法。方法:采用重叠延伸PCR定点突变技术,引物设计时引入目的突变,以前两次PCR产物为模板,进行第三次PCR,即可获得突变后的目的DNA片段。将此片段连入pMDTM18-T载体后测序验证突变结果。结果:DNA测序表明,待突变位点已由ATTGG突变为ATTTT。结论:成功实现了目的位点的定点突变,重叠延伸PCR法是一种高效且经济的定点突变方法。     

改进重叠延伸PCR技术构建定点双突变

目的:目的DNA片段中快速构建位点不同的定点双突变体。方法: 借鉴DNA shuffling技术中DNA小片段延伸扩增获得全长DNA片段的工作原理,与常规基因定点突变技术相结合,改进重叠延伸PCR技术构建定点双突变。结果:对嗜酸热脂肪杆菌(Alicyclobacillus acidocaldarius)Tc-12-31的甘露聚糖酶基因AamanA中两个可能的活性位点E151和E231进行双点突变,先后经过无引物和有引物两步PCR,扩增获得全长DNA,测序结果表明得到预期的定点双突变体;酶活性检测和薄层层析结果表明双点突变体丧失了酶的活性。结论: 改良的重叠PCR技术,能经济、简便、高效地获得双点定点突变体,在酶的催化机理的阐述、蛋白质结构改造等分子生物学领域中具有较高的应用价值。     

Relationship Between Amino Acid Properties and Protein Stability: Buried Mutations

In order to understand the mechanism of protein stability and to develop a simple method for predicting mutation-induced stability changes, we analyzed the relationship between stability changes caused by buried mutations and changes in 48 amino acid properties. As expected from the importance of hydrophobicity, properties reflecting hydrophobicity are strongly correlated with the stability of proteins. We found that subgroup classification based on secondary structure increased correlations significantly, and mutations within -strand segments correlated better than did those in -helical segments, which may result from stronger hydrophobicity of the -strands. Multiple regression analyses incorporating combinations of three properties from among all possible combinations of the 48 properties increased the correlation coefficient to 0.88 and by an average of 13% for all data sets. Analyzing the stability of tryptophan synthase mutants with Glu49 replaced by all other residues except Arg revealed that combining buriedness, solvent-accessible surface area for denatured protein, and unfolding Gibbs free energy change increased the correlation to 0.95. Consideration of sequence and structural information (neighboring residues in sequence and in space) did not significantly strengthen the correlations in buried mutations, suggesting that nonspecific interactions dominate in the interior of proteins.     

基于点云卷积神经网络的蛋白质柔性预测

目的 蛋白质的柔性运动对生物体各种反应有着重要意义,基于蛋白质的空间结构预测其柔性运动是蛋白质结构-功能关系领域的重要问题.卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)在蛋白质结构-功能关系研究中已有成功应用.方法 本研究借鉴计算机视觉研究中PointNet方法的思想,提出了一种蛋白...     

Alignment-free Comparison of Protein Sequences Based on Reduced Amino Acid Alphabets

Abstract

Protein sequences are treated as stochastic processes on the basis of a reduced amino acid alphabet of 10 types of amino acids. The realization of a stochastic process is described by associated transition probability matrix that corresponds to the process uniquely. Then new distances between transition probability matrices are defined for sequences similarity analysis. Two separate datasets are prepared and tested to identify the validity of the method. The results demonstrate the new method is powerful and efficient.     

A Study on Protein Residue Contacts Prediction by Recurrent Neural Network

1IntroductionThe three-dimensional(3D)structure of a proteinis perhaps the most important of all its features,since itdetermines completely how the protein functions andinteracts with other molecules.Most biological mech-anisms at the protein level are based on shape-complementarity,so that proteins present particularconcavities and convexities that allow them to bind toeach other and formcomplexstructures,and tendon.Forthis reason,for instance,the drug design problem con-sists primarily in th…     

线虫核糖核蛋白基因内含子与相应编码序列的相互作用

对线虫核糖核蛋白基因内含子序列与相应编码序列采用Smith-Waterman方法做局域比对分析,探讨两者之间的相互作用机制．发现内含子中部序列确实存在与相应编码序列的相互作用区域．第一内含子的最佳匹配分布在内含子15%～55%的区域内,第二内含子的最佳匹配分布在内含子30%～80%的区域内．对于长内含子,在与外显子序列比对时,最佳匹配分布在内含子5%～20% 区域内,在与整个编码序列比对时,出现了两个峰区,一个位于内含子15%～30%区域内,另一个位于内含子54%～78%区域内．推测第一个峰区与外显子内部序列有关,第二个峰区与外显子-外显子结合区域的序列有关．还发现编码序列上存在多个与内含子序列的相互作用域和一些禁配区域分布．推测这些禁配区域与蛋白质结合区域有关．结论印证了内含子序列与相应编码序列协同进化的观点．     

氨基酸组成对蛋白质耐热性的影响

为了研究一级结构对蛋白质耐热性的影响,利用软件DNAMAN对16个家族32种蛋白质序列进行了氨基酸含量分析,并统计分析了氨基酸组成对蛋白质耐热性的影响。通过比较同一家族的高低温蛋白质序列及16个家族中所有高温和低温蛋白质序列中氨基酸含量的变化可以推断(从低温到高温)：Ser、Cys．含量降低显著,Arg、Ile、Pro含量升高显著。由此可知高温蛋白质倾向于含有疏水性氨基酸而避免亲水性氨基酸。     

支持向量机方法预测蛋白质结构中的二硫键

在蛋白质结构预测的研究中,一个重要的问题就是正确预测二硫键的连接,二硫键的准确预测可以减少蛋白质构像的搜索空间,有利于蛋白质3D结构的预测,本文将预测二硫键的连接问题转化成对连接模式的分类问题,并成功地将支持向量机方法引入到预测工作中。通过对半胱氨酸局域序列连接模式的分类预测,可以由蛋白质的一级结构序列预测该蛋白质的二硫键的连接。结果表明蛋白质的二硫键的连接与半胱氨酸局域序列连接模式有重要联系,应用支持向量机方法对蛋白质结构的二硫键预测取得了良好的结果。     

Purification of Bacillus subtilis Spore Coat Protein by Electrophoretic Elution Procedure and Determination of NH2-Terminal Amino Acid Sequences

Spore coat protein of Bacillus subtilis was purified by electrophoretic elution procedure. Solubilized coat protein components were separated on SDS-PAGE and the desired protein was recovered from the gel pieces under the optimal condition examined. Two purified polypeptides with molecular weights of about 40 kDa were obtained; each of them was in very closed size on SDS-PAGE, both retaining antigenic activity against anti-spore coat protein serum on immunoblot analysis. The N-terminal 23 and 30 amino acid sequences of them were determined, and they were not identical to each other and also not homologous in the sequences of coat proteins previously reported.