核磁共振波谱法在蛋白质三维结构解析中的应用

蛋白质特定的三维结构与其生物功能密切相关,因此,研究蛋白质的三维结构有助于揭示其生物功能机制。将核磁共振（NMR）波谱法应用于研究溶液状态下蛋白质的三维结构,能够更加准确地揭示蛋白质结构与生物功能之间的关系。本文综述了NMR解析蛋白质三维结构的理论和技术方法,以及NMR结合其他生物物理手段,并辅以分子建模计算法研究蛋白质三维结构的研究进展和最新方法,为精准解析蛋白质的三维结构提供思路及策略。     

遗传信息的第二次翻译——蛋白质的折叠和组装

在分子生物学的发现中,遗传密码的破译可能是最令人兴奋的了。它使人们了解到一个基因的特殊核苷酸序列是如何翻译为特殊的氨基酸序列的。但是,这一发现不能完美地解释基因的重要生物学意义——编码的特殊功能。蛋白质的特殊功能是与它的精确的三维结构密切相关的,而人们对氨基酸序列是如何转变为高度有序的、具自然结构的功能蛋白还所知尚少。深入研究这一课题对探讨蛋白质结构和功能的关系,对推测蛋白质的三维结构,对遗传工程的发展都有重大意义。     

癌基因产物的第一张肖象

以California大学Berkeley分校Sung-Hou Kim研究组为主发表的文章,被视作为癌基因作用研究上的一个里程碑。Kim及其同事报道了有关ras癌基因家族中的一个成员所编码的一种蛋白质的三维结构。“这是第一个被确定了结构的癌基因蛋白质”,Kim说,“由此提供了认识ras基因生物功能的结构基础”。     

蛋白质结构与功能中的结构域

结构域是蛋白质亚基结构中的紧密球状区域.结构域作为蛋白质结构中介于二级与三级结构之间的又一结构层次,在蛋白质中起着独立的结构单位、功能单位与折叠单位的作用.在复杂蛋白质中,结构域具有结构与功能组件与遗传单位的作用.结构域层次的研究将会促进蛋白质结构与功能关系、蛋白质折叠机制以及蛋白质设计的研究.     

固有无序蛋白质及逆境胁迫下的分子功能

固有无序蛋白质是一类在生理条件下缺乏稳定三维结构而具有正常功能,参与信号转导、转录调控、胁迫应答等多种生物学过程的蛋白质.植物中许多逆境响应蛋白是固有无序蛋白质,通过其结构无序或部分无序区域在蛋白质 蛋白质、蛋白质 膜脂、蛋白质 核酸的互作中发挥重要作用.本文主要对固有无序蛋白质的类别、氨基酸组成和结构特点以及在逆境胁迫下其稳定细胞膜、保护核酸和蛋白质、调控基因表达等分子功能进行综述,以拓展对逆境胁迫下蛋白质作用分子机制的认识.     

蛋白质折叠、动力学以及蛋白质-配体结合的物理化学基础

蛋白质是生物体的重要组成部分并参与细胞内几乎所有的生物学过程.随着越来越多物种基因组序列的测定,准确理解基因产物的功能并探索蛋白质功能多样性的原因,已经成为当前的研究热点.为了研究蛋白质的功能,已有大量蛋白质的静态三维结构被测定.但是,蛋白功能最终受其动力学行为所控制,这包括折叠过程、构象波动、分子运动以及蛋白质-配体相互作用等.基于自由能图谱理论,本文深入讨论了蛋白质动力学的底层物理化学机制,并回答了以下问题:蛋白质为什么能够折叠、以及如何折叠成其天然三维结构?为什么蛋白质的动力学特征是固有的?其动力学行为如何控制蛋白质的功能?讨论结果将有助于后基因组时代生命科学研究中蛋白质结构-功能关系的理解.     

枯草杆菌蛋白酶与蛋白质工程

在以蛋白质三维结构及其与功能关系为基础的蛋白质工程的兴起中,枯草杆菌蛋白酶的定位诱变起了重要作用。以该酶为代表的蛋白质的工程研究,反映了这种生物技术所取得的进展和存在的主要问题。虽然,为了达到工程改造蛋白质的目标仍需要做大量基础性研究,但目前取得的成果足以说明蛋白质工程发展的光明前景。     

肽链的折叠方式不是蛋白质多样性的直接原因

从蛋白质的分子结构、翻译后的蛋白质质量控制、蛋白质结构预测方法 3个方面阐述肽链的折叠方式不是引起蛋白质结构和功能多样性的直接原因:在氨基酸序列确定的情况下,肽链的折叠方式是保守的;肽链一旦折叠错误,蛋白质质量控制系统会对其进行纠正或降解清除,若质量控制失败,错误折叠的蛋白质便会引起疾病;从氨基酸序列出发利用分子力学模拟方法和建模软件预测蛋白质三维构象的研究技术侧面印证了氨基酸序列确定的肽链其折叠方式具有保守性。     

蛋白质结构研究

生物大分子的功能主要取决于它们的三维结构、运动及相互作用。对蛋白质结构的解析可以从根本上阐明蛋白质功能的分子机制和基础,同时也是研究蛋白质功能的一个重途径。本文简述了当前蛋白质结构研究的主要手段,如X射线晶体学、核磁共振波谱学和三维电镜重构方法学等及其优缺点和适用性,总结了目前蛋白质结构研究进展并对将来的发展方向进行了一些探讨。尽管上述三种主要的研究方法已经比较成熟,而且在适用对象和实验方法上有很好的相互补充,但还是有相当多的生物学问题在结构水平上得不到解释和支持。因此,本文对目前蛋白质结构研究的热点和难点——膜蛋白和蛋白质复合物的研究现状和方法做了简要的概述,希望能够引起广大同行的关注。     

DRSP:蛋白质单残基替换结构数据库（英文）

蛋白质残基替换是基因突变的产物之一,它可能改变蛋白质三维结构,对其生物学功能产生重大影响,因此研究蛋白质残基替换与结构改变的关系具有重要意义.随着实验解析蛋白质结构的数量迅猛增长,越来越多的野生型-突变体被应用于结构生物学的比较研究中.本研究从蛋白质三维结构数据库(PDB)出发,收集和计算了大量结构特征数据,构建了一个目前已知最大的野生型-突变体(单残基差异)的结构对数据库DRSP,展示出氨基酸类型和主链偏好性对结构保守性的相关性.DRSP的开放使用可为高精度的蛋白质结构分析预测提供有用信息,它的数据库网址是http://www.labshare.cn/drsp/index.php.     

DRSP：蛋白质单残基替换结构数据库

蛋白质残基替换是基因突变的产物之一,它可能改变蛋白质三维结构,对其生物学功能产生重大影响,因此研究蛋白质残基替换与结构改变的关系具有重要意义．随着实验解析蛋白质结构的数量迅猛增长,越来越多的野生型-突变体被应用于结构生物学的比较研究中．本研究从蛋白质三维结构数据库(PDB)出发,收集和计算了大量结构特征数据,构建了一个目前已知最大的野生型-突变体(单残基差异)的结构对数据库DRSP,展示出氨基酸类型和主链偏好性对结构保守性的相关性．DRSP的开放使用可为高精度的蛋白质结构分析预测提供有用信息,它的数据库网址是http://www.labshare.cn/drsp/index.php．     

蛋白质溶液中构象,构象组装及构象动态学

蛋白质结构与功能关系的研究一直是生物化学和分子生物学领域内的一个主要课题。蛋白质分子结构的最重要特点是它不仅有一定的化学结构,而且有特定的空间结构,即构象。蛋白质的功能与特定的构象紧密相关,而且在蛋白质发挥功能的过程中常常伴随有构象的动态变化过程。由于生物体内蛋白质发挥作用的环境是生理pH条件下的水溶液,因此研究蛋白质在溶液状态下的构象及构象变化,对阐明蛋白质结构与功能关系是至关重要的。     

生物膜研究的一个难点与热点-内在膜蛋白三维结构的解析

１研究内在膜蛋白的三维结构的重要性象水溶性蛋白质一样,要深入了解膜蛋白的功能必须解析它们的三维结构。第一个水溶性蛋白质－肌红蛋白的三维结构的解析是由英国Ｋｅｎｄｒｅｗ于１９５７年用Ｘ－射线衍射法完成的,从而使他获得了诺贝尔奖。由于各种技术的日益发展与...     

从胰岛素研究看等构相互作用在分子识别中的作用

蛋白质分子识别的结构基础是蛋白质的三维结构或折叠,其信息存在于氨基酸序列中。在比较功能已知或未知蛋白质的结构同源性时,常常是根据氨基酸残基的疏水性或亲水性。胰岛素定位突变的研究显示出了“等构相互作用”＾＃在考虑蛋白质同源性中的重要性。“等构相互作用”这一概念使得蛋白质结构与功能研究的视野更加开阔,同时在制药工业中开发多肽与蛋白质的类似物或模拟物有更多的选择。     

蛋白质折叠和分子伴侣

一个有活性的蛋白质分子不但有特定的氨基酸序列,还处于特定的由氨基酸序列决定的三维空间结构。三维结构的完整性受到干扰,生物活性也会发生变化：有时即使只是轻微的破坏,都可能导致其生物活性全部丧失。所以蛋白质的生物功能是与其三维空间结构密切联系在一起的。     

氨基酸残基可及性与蛋白质家族成员结构的保守性

本文在细胞色素ｃ族蛋白和免疫球蛋白家族中一些蛋白质片段的序列比较和分析的基础上,通过计算其氨基酸残基的可及性,对残基可及性与蛋白质序列及其三维结构的保守性之间的关系进行了分析和探讨。结果表明,序列中凡是保守的残基,其可及性都较低,而且这些低可及性的保守性残基与维持蛋白质特有的三维结构相关。作者认为,同一家族的蛋白质中,在进化上相距较远的各成员之间,结构的保守性主要是体现在其三维结构上;序列中的保守     

蛋白质分子的构象运动及其功能意义

 <正> 自从五十年代末成功地运用X射线衍射分析技术测定肌红蛋白分子的晶体结构以来,我们关于蛋白质在三维水平的结构及其与功能关系的认识,已经历了两个阶段。第一个阶段包括60年代初至70年代中期。在这一期间,解决了蛋白质晶体结构测定方法的一般化问题,使以同晶置换法为主的一套X射线衍射分析技术成为研究生物大分子三维结构的成熟手段,给     

蛋白质的三维结构研究

蛋白质的三维结构研究是最近十几年来取得重大突破和迅速发展的一个领域,其影响所及,已深入到许多重要的有关蛋白质的生物学问题。     

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     

蛋白质的静态可及性

根据蛋白质分子表面的实际状况,Lee和Richards提出了“可及性”(Accessibility)的概念。本文主要介绍这一新概念,并对蛋白质可及性的定义和计算方法进行了讨论,分析了可及性在研究蛋白质结构—功能关系中的应用。