蛋白A-葡聚糖-Fe_3O_4纳米磁珠的制备及对IgG分离纯化

蛋白A(Staphylococcal Protein A,简称蛋白A或SPA)是对IgG有特异性吸附能力的生物配基,将其偶联到葡聚糖修饰的Fe3O4纳米磁珠上,研究SPA纳米磁珠对IgG的纯化能力。采用高温多元醇法合成不同粒径的纳米磁珠,研究磁珠粒径对IgG吸附量的影响,并对磁珠静态载量、吸附时间、可重复性进行研究,为工业化应用提供理论依据。通过控制反应体系中NaOH的浓度成功地合成了平均粒径从30 nm到200 nm的Fe3O4纳米磁珠,通过吸附量试验证明了磁珠粒径对IgG吸附量有较大影响,当磁珠平均粒径在101.5 nm时对IgG的吸附量最大,静态吸附载量为84.85 mg/mL,亲和常数为3.48×106 M-1。对磁珠进行5次循环再生试验后,磁珠的吸附性能没有明显的降低。利用磁珠能高效快速地从人血清中纯化到IgG,纯度达到93.5%(SDS-PAGE),回收率为88.7%。因此,这种磁性分离基质在IgG纯化中有较大的应用潜力,     

纳米狭缝中Aβ蛋白构象变化的间距作用

目的 金属表面对蛋白质分子具有吸附作用,然而在纳米尺度内,蛋白质分子构象受到狭缝的间距作用尚未明确。本文通过在分子动力学模拟中建立不同间距的金原子层,研究纳米级金属狭缝中蛋白质分子构象变化。方法 使用GOIPCHARMM力场在Au (111)金原子界面间对Aβ1-42蛋白单体进行分子动力学仿真,研究无狭缝的水溶液环境下和由5.0、5.5以及8.5 nm狭缝结构与Aβ蛋白相互作用及蛋白质构象变化。结果 当金狭缝结构间距从5.0 nm增加到8.5 nm,Aβ蛋白分子与两侧金层相互作用可由单表面吸附、双表面吸附过渡到无吸附。结论 Aβ蛋白分子在金狭缝结构中与表面发生相互作用,随狭缝间距和蛋白质分子距界面距离的变化,蛋白质分子的状态可能表现为单表面吸附、双表面吸附和无吸附3种状态。     

聚α—氨基酸纤维的研究

<正> 在制造具有动物纤维相似性质的合成纤维时,应当引入蛋白质结构的慨念。丝是一种富含β-折叠结构的多肽,而羊毛则富有α-螺旋结构。当α-氨基酸聚合成聚α-氨基酸时,其一级结构与蛋白质一样为多肽,但其二级结构则可为α-螺旋、β-折叠或无规线圈,如果一种聚α-氨基酸纺成富含β-折叠     

SCOP数据库蛋白质折叠类型的自动分类分析

蛋白质折叠规律研究是生命科学领域重要的前沿课题之一,蛋白质折叠类型分类是折叠规律研究的基础。本研究以SCOP数据库的蛋白质折叠类型分类为基础、以Astral SCOPe 2.05数据库中相似性小于40%的α、β、α+β及α/β类所属的折叠类型为研究对象,完成了989种蛋白质折叠类型的模板构建并形成模板数据库;基于折叠类型设计模板建立了蛋白质折叠类型分类方法,实现了SCOP数据库蛋白质折叠类型的自动化分类。家族模板自洽性检验与独立性检验所得的敏感性、特异性以及MCC的平均值分别为:95.00%、99.99%、0.94与90.00%、99.97%、0.92,折叠类型模板自洽性检验与独立性检验所得的敏感性、特异性以及MCC的平均值分别为:93.71%、99.97%、0.91与86.00%、99.93%、0.87。结果表明:模板设计合理,可有效用于对已知结构的蛋白质进行分类。     

蛋白质结构型的定义和识别

提出紧结构域的概念,由二级结构序列中一段或几段连续的α螺旋和β折叠构成的空间紧密堆集的最大折叠体称为紧结构域.利用3种紧结构域(α域,β域和α/β域)定义球蛋白的5种结构型:α型蛋白,β型蛋白,α/β型蛋白,多域蛋白和ζ型蛋白.将1 261个代表性的蛋白质(1 022家族)进行分类,并和SCOP库的分类做了比较.进行了删去序列冗余的分析.在此基础上提出结构型的预测方案,成功率在82%～85%.     

基于氢氘交换核磁共振技术研究蛋白质与阳离子交换介质的相互作用

原位实时捕捉多孔介质内的蛋白结构变化信息是蛋白质层析失活机理研究中的难点。为此,本文发展了蛋白质氢氘交换与核磁共振(Nuclear magnetic resonance,NMR)相结合的新型蛋白质液固界面表征路线。研究了溶菌酶在溶液态以及在阳离子交换介质内部吸附态时的去折叠行为,并揭示了蛋白与阳离子交换介质(SP Sepharose FF)相互作用机理。溶液态溶菌酶的一维核磁共振氢谱动力学显示蛋白质去折叠可导致残基暴露进而加快氢氘交换速率。吸附态溶菌酶的二维氢-氢全相关谱图(Total correlation spectroscopy,TOCSY)以及残基峰强度显示,溶菌酶在吸附态时的去折叠呈区域性,无规则卷曲(Coil,bend,and turn)片段的酰胺氢信号更容易失去,而二级结构域(α-helix,β-sheet)对酰胺氢信号保护更好。最终,利用蛋白表面静电势模拟计算结合氢氘标记的蛋白核核磁数据可确定出溶菌酶与阳离子交换介质的作用位点。这对于深刻理解层析过程中蛋白与层析介质微观作用机理以及层析过程中吸附剂的选择、设计具有重要意义,也为获取蛋白质与生物材料之间相互作用研究提供新的有效工具。     

淀粉样β蛋白质构象转换及其抑制的分子动力学模拟

阿尔茨海默病(AD)是多发于老年人的神经退行性疾病。淀粉样β蛋白质(Aβ)的错误折叠和聚集与AD的发生与发展密切相关。以Aβ的错误折叠和聚集为靶标进行AD防治药物研究已成为近年来AD研究领域的热点之一。从初始的α-螺旋结构或无规卷曲构象转换形成富含β-折叠结构是Aβ聚集的关键步骤。本文中,笔者综述利用分子动力学(MD)模拟研究Aβ构象转换的分子机制,介绍MD模拟在小分子和多肽抑制剂抑制Aβ构象转换中的应用。     

基于结构分类的蛋白质折叠模式识别方法

对用于折叠模式识别的蛋白质结构数据库进行结构分类,构建了四个分类库：Ａｌ－α库,Ａｌ－β库,α／β库,α＋β库和一个总库,然后分别统计出不同灵敏度的匹配评估函数（平均势）。对不同的平均势,不同结构类型的蛋白进行的检验发现：来源于α／β库的平均势预测能力最强,来源于Ａｌ－α库的平均势预测能力最弱;对α／β蛋白的预测成功率最高,对Ａｌ－α蛋白的预测成功率最低。这与α／β蛋白结构最规则,Ａｌ－α蛋白未加入辅基不能反映出结构的全部特征是相一致的     

蛋白质序列的混合特征值对折叠速率的影响

鉴于蛋白质折叠速率预测对研究其蛋白质功能的重要性,许多的科研工作者都开始对影响蛋白质折叠速率的因素进行研究。各种预测参数和方法被提出。利用蛋白质编码序列的不同特征参数,不同的二级结构及不同的折叠类的蛋白质对折叠速率的不同影响,我们选取蛋白质编码序列的新的特征值,即选取蛋白质序列的LZ复杂度,等电点等特征值。然后把这些特征值与20种氨基酸的属性αc、Cα、K0、Pβ、Ra、ΔASA、PI、ΔGhD、Nm、LZ、Mu、El融合,建立多元线性回归模型,并利用回归模型计算了13个全α类蛋白质、18个全β类蛋白质、13个混合类蛋白质和39个未分类蛋白质的ln（kf）与预测值之间的相关系数分别达到0.89、0.93、0.98、0.86。在Jack-knife方法的验证下发现在不同的结构中混合特征值与相应折叠速率有很好的相关性。结果表明,在蛋白质折叠过程中,蛋白质序列的LZ复杂度、等电点等特征值可能影响蛋白质的折叠速率及其结构。     

蛋白质结构型的定义和识别

提出紧结构域的概念,由二级结构序列中一段或几段连续的α螺旋和β折叠构成的空间紧密堆集的最大折叠体称为紧结构域.利用3种紧结构域（α域,β域和α/β域）定义球蛋白的5种结构型：α型蛋白,β型蛋白,α/β型蛋白,多域蛋白和ζ型蛋白.将1 261个代表性的蛋白质(1 022家族)进行分类,并和SCOP库的分类做了比较.进行了删去序列冗余的分析.在此基础上提出结构型的预测方案,成功率在82%～85%.     

α/β类蛋白质折叠类型的分类方法研究

蛋白质折叠规律的研究是生命科学重大前沿课题之一,折叠分类是蛋白质折叠研究的基础。本文基于LIFCA数据库,选取样本量大于2的55种α/β类蛋白质折叠类型为研究对象。结合蛋白质折叠类型的定义及其保守拓扑结构特征,确定了55种蛋白质折叠类型的模板及其对应的特征参数。建立了基于模板的打分函数Mul-Fscore,并结合二级结构参数信息,给出了55种α/β类蛋白质折叠类型的多模板分类方法。用此方法对LIFAC数据库中的931个样本进行检验,分类结果的平均特异性、平均敏感性、MCC值分别为99.58%、79.47%、79.39%。与TM-score分类结果对比发现,Mul-Fscore分类的敏感性与MCC值好于TM-score的相应结果,平均特异性相近。     

TNF-α纳米抗体的筛选、表达及特异性检测

目的:构建肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)纳米抗体的噬菌体文库,筛选并表达与TNF-α具有亲和特异性的纳米抗体。方法:(1)利用TNF-α免疫羊驼,提取外周血淋巴细胞总RNA,构建噬菌体文库;多次淘洗筛选到与TNF-α有亲和力的克隆。(2)通过ExPASy分析其分子量和亲疏水性等理化性质,并将筛选得到的VHH基因在大肠杆菌E.coli DH5α中表达。(3)表达的Nb_(TNF-α)蛋白质经过Ni金属螯合亲和层析纯化,采用酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测蛋白质的抗原特异性和亲和力。结果:(1)通过噬菌体文库的构建和淘洗,筛选到8个与TNF-α有亲和力的VHH基因片段。(2)通过软件预测,这8个Nb_(TNF-α)蛋白均为亲水性蛋白,其分子量为19.6～20.1kDa;在大肠杆菌中重组表达这8个抗体蛋白。(3)ELISA检测结果表明,有5株纳米抗体Nb_(TNF-α)-1、Nb_(TNF-α)-2、Nb_(TNF-α)-3、Nb_(TNF-α)-4和Nb_(TNF-α)-5能与TNF-α特异性结合。结论:成功筛选并表达了5株具有TNF-α特异性的纳米抗体,可能成为抗TNF-α的候选药物。     

阿尔茨海默病Aβ构象转变机制研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种以神经系统退行性变为特征的"构象病",淀粉样蛋白Aβ聚集形成富含β折叠的肽类聚合物是其发病机制的核心.不同构象的Aβ肽成分除分子量、溶解性、二级结构等基本性质不同之外,尚有免疫原性、神经细胞毒性等生物学功能的差别.由Aβ构象转变引起的空间结构差异,影响其与生物膜、受体等结合蛋白之间的相互作用,通过不同途径关联到线粒体损伤、神经突触功能异常、早期认知障碍、神经元丢失等病理效应.本文综述了Aβ动态结构特征、Aβ构象转变与神经毒性作用的关系、抑制Aβ构象转变的靶点等,以期为明确构象在AD发病机制中的作用乃至"构象病"的共同机制研究提供新的思路.     

人转录因子AP4的生物信息学分析

[目的]预测分析人转录因子激活增强子结合蛋白4(activating enhancer binding protein 4,AP4)的性质、结构和功能。[方法]采用生物信息学方法对人AP4蛋白的理化性质、物种间同源性、信号肽与跨膜区、亲水性、蛋白亚细胞定位、蛋白质二/三级结构、三级结构可靠性、蛋白质相互作用等方面进行预测和分析。[结果]人AP4蛋白全长338个氨基酸,理论等电点5.63,相对分子质量38.73 kDa。AP4在进化上较为保守,不含信号肽与跨膜区,属于亲水性蛋白质,94.1%可信度定位于细胞核。二级结构含10个α螺旋区,占全部氨基酸的54.14%,5个β折叠区,占7.99%,其余37.87%的氨基酸处于无规卷曲状态。三维建模结果可靠。预测到10个与AP4存在相互作用的蛋白。[结论]系统预测分析了人AP4蛋白的性质、结构和功能。     

大黄鱼QM-like(PcQM)蛋白生物信息学分析

[目的]通过分析PcQM蛋白质的结构,预测其高级结构和功能,为进一步研究PcQM蛋白提供理论依据。[方法]利用Blast P和相关分析蛋白质理化性质与结构的软件,对PcQM蛋白进行结构与功能预测分析。[结果]PcQM蛋白不存在N端信号肽,存在多个酶切位点,无跨膜结构,定位在细胞质中。不存在二硫键,该蛋白含26.05%α-螺旋结构(H),20.93%β-折叠结构(E),53.02%无规则卷曲(L)。最后,通过Swiss-Model程序预测了PcQM蛋白的三级结构。[结论]较全面地分析和预测了PcQM蛋白的理化性质、二级结构和三级结构等。为深入分析PcQM在大黄鱼(Larimichthys crocea)体内免疫调节功能研究,提供了理论依据。     

斑马鱼TATA结合蛋白的生物信息学分析

斑马鱼TATA结合蛋白(TBP)是转录过程中的重要起始因子。利用生物信息学方法对斑马鱼TBP的理化性质、物种间同源性、保守结构域、跨膜区、亲水性/疏水性、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、蛋白质相互作用进行预测分析。分析表明,斑马鱼TBP全长302个氨基酸,等电点9.8,属于TATA结合蛋白超家族,不含跨膜区,属于亲水蛋白;二级结构以无规则卷曲为主,含5个α螺旋区和8个β折叠区,三维建模空间结构可信度98.9%,进一步分析建模结果可靠;与斑马鱼TBP相互作用的蛋白质均为转录因子或TFⅡD复合物组分。分析结果对于深入研究斑马鱼TBP在基因转录中的作用具有一定的理论指导意义。     

枯草芽孢杆菌同义密码子使用偏性对蛋白质折叠速率的影响

目前,有关同义密码子使用偏性对蛋白质折叠的影响研究中,样本蛋白均来源于不同的物种。考虑到同义密码子使用偏性的物种差异性,选取枯草杆菌的核蛋白为研究对象。首先,将每条核蛋白按二级结构截取为α螺旋片段、β折叠片段和无规卷曲（α-β混合）片段,并计算其蛋白质折叠速率。然后,整理每个片段相应的核酸序列信息,计算其同义密码子使用度。在此基础上,分析枯草芽孢杆菌核蛋白的同义密码子使用偏性与蛋白质折叠速率的相关性。发现对于不同二级结构的肽链片段,都有部分密码子的使用偏性与其对应的肽链折叠速率显著相关。进一步分析发现,与肽链片段折叠速率显著相关的密码子绝大部分为枯草杆菌全序列或核蛋白序列的每一组同义密码子中使用度最高的密码子。结果表明,在蛋白质的折叠过程中,枯草芽孢杆菌的同义密码子使用偏性起着重要作用。     

人P2X_1蛋白生物信息预测

利用生物信息学方法对配体门控离子通道受体人P2X_1蛋白的理化性质、信号肽、跨膜区、亲疏水性、二级结构及三级结构、蛋白质间的相互作用、GO注释等进行预测分析。结果显示:P2X_1蛋白是两次跨膜的亲水蛋白质,由399个氨基酸组成,等电点为8.75,有一段核定位序列;二级结构存在6个α螺旋区和15个β折叠区,三级结构预测结果的可靠性为45.35%,拉曼图分析表明预测结构较稳定;与P2X_1相互作用的蛋白质主要是传导信号的嘌呤受体和离子通道蛋白质,而且P2X_1蛋白可能参与血管凝集及炎症反应等生理过程。上述对人P2X_1蛋白结构及功能的预测为研究人P2X_1蛋白在生物过程及疾病治疗方面的作用提供了重要的理论依据。     

源于红树林的新型脂肪酶Lip906生物信息学分析

本研究利用生物信息学在线软件对脂肪酶Lip906的二级结构和模体信息进行预测,同时对其三级结构进行同源建模和模建结果质量评价,预测该蛋白质的活性位点信息,旨在从蛋白质序列特征和分子结构水平理解其在酯类水解过程中的作用。结果表明,模建的Lip906蛋白结构品质较高,具有7段α-螺旋和2组β-折叠结构,是一个典型的α/β类蛋白,表面呈弱负电势分布;Lip906蛋白具有5个不同模体,可能参与不同生化反应或执行不同的功能。这些研究结果对理解Lip906蛋白功能以及配基结合位点定位非常重要,也为脂肪酶Lip906的突变设计提供了理论基础。     

杉木CCoAOMT蛋白的生物信息学分析与同源模建

利用生物信息学方法分析了杉木CCoAOMT蛋白的氨基酸组成、等电点、疏水／亲水区、二级结构等蛋白质性质,并同欧洲云杉、拟南芥和水稻的蛋白进行了对比,并用生物信息学软件对其空间结构进行了模拟,同时对模建结果进行了结构质量的分析与检测。结果表明：该蛋白共有255个氨基酸,等电点为5．56,二级结构中α螺旋占37．65％,β折叠片占19．61％,无规卷曲占42．75％。三维结构检测表明此模型的结构符合立体化学规则。