基于HP模型的蛋白质折叠问题的研究

基于蛋白质二维HP模型提出改进的遗传算法对真实蛋白质进行计算机折叠模拟。结果显示疏水能量函数最小值的蛋白质构象对应含疏水核心的稳定结构,疏水作用在蛋白质折叠中起主要作用。研究表明二维HP模型在蛋白质折叠研究中是可行的和有效的并为进一步揭示蛋白质折叠机理提供重要参考信息。     

模拟蛋白质折叠过程的新算法研究

蛋白质折叠过程模拟是当前蛋白质研究领域的一个难点问题。针对这一问题,提出了一个描述蛋白质折叠过程的算法-拟蛇算法,并且从分子振荡和分子动力学理论两个方面来证明该算法的核心函数是可行和正确的。经过实验总结出所有蛋白质空间结构都可以通过两种类型函数构造出来,提出了描述蛋白质折叠过程模型。与其它蛋白质折叠过程模拟算法的实验结果比较表明,拟蛇算法所构造的空间结构能量值最小、相似度最好。进而说明拟蛇算法和蛋白质折叠过程模型在描述蛋白质折叠过程方面具有明显优势。     

错误折叠蛋白质的聚集效应及其对策

错误折叠蛋白质大量聚集将引发蛋白质构象紊乱症(protein conformational disorder,PCD)。目前的研究发现,蛋白质聚集过程中的中间体(纤维前体,pre—fibfillar)导致细胞膜结构受损,从而诱发细胞凋亡。根据这一原理设计出的抗纤维前体抗体和干扰肽可以作为PCD治疗的一般性方法。此外,该就消除错误折叠蛋白质聚集的研究方向作了展望。     

内质网未折叠蛋白应答

<正>生命每时每刻都在制造蛋白质,大部分蛋白质需要经过翻译后修饰并进一步折叠出正确空间结构后被运输到特定位置发挥正确生物学功能。然而细胞在营养缺乏、病毒感染等不利环境下,容易导致蛋白质修饰异常而破坏蛋白质折叠,造成大量未折叠蛋白质积累而损伤细胞功能。为此,细胞需通过三方面调整来适应环境,包括减少翻译以缓解新生蛋白的折叠需求;降解未折叠蛋白质以减轻损伤;增加细胞伴侣蛋白表达以协助蛋白质折叠,这个过     

蛋白质构象病

蛋白质的空间结构又称为三维结构或构象（conformation）,特定的空间构象是蛋白质发挥其各种功能的结构基础。由于蛋白质担负着复杂的生化反应,因此在生物合成以后,蛋白质本身也经历着复杂的生理过程;蛋白质自翻译以后,需进行一系列的翻译后过程,包括跨膜转运、修饰加工、折叠复性、生化反应、生物降解等,这些过程都伴随着蛋白质的结构转换。随着对疯牛病的研究,人们发现：蛋白质分子的氨基酸序列虽不改变,但其空间结构或构象的改变也能引起疾病。同时,越来越多的研究表明,一些遗传性疾病是由于基因突变导致了蛋白质的错误折叠,这些突变并不直接影响蛋白质的功能结构域,但由于蛋白质的错误折叠,干扰了其正确运输,形成对细胞有毒性作用的聚积物。     

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.     

分子伴侣在蛋白质折叠中的作用

分子伴侣主要由三个高度保守的蛋白质家族组成,这三个家族的成员广泛分布于原核和真核细胞中。TCP1复合物是真核细胞细胞溶质内的伴侣蛋白。分子伴侣在蛋白质折叠过程中防止多肽链形成聚集物或无活性结构,提高正确折叠率。本文重点讨论Stress-70家族蛋白质和伴侣蛋白协助蛋白质折叠过程中的协同性以及伴侣蛋白GroEL和GroES的作用机理。     

蛋白质构象病提示的疾病防治新思路

蛋白质构象病是由于组织中特定的蛋白质承受了构象变化,进而聚集并产生沉积所引起的一种疾病。构象病概念的提出提示人们可以通过抑制或者逆转组织蛋白的变构来防治疾病,本文就蛋白质构象病的概念以及近年关注较多的β折叠形成阻断肽和分子伴侣两种防治思路予以综述。     

去辅基天青蛋白两种天然构象共存的热力学证据 ———差热温度扫描和圆二色的研究

天然态蛋白质能否在溶液中存在多种构象是一个有争议的问题 . 在前报道中已经鉴定出绿脓杆菌去辅基天青蛋白突变体 M121L 可以多种构象共存 . 用差热扫描量热和圆二色性的方法研究了野生型去辅基天青蛋白的热变性 . 结果表明在 pH 从 4.0 到 9.0 的范围内存在着两个摩尔热容最大值 . 较低温度下的去折叠反应在所研究 pH 范围内均部分可逆,而较高温度下的去折叠反应均不可逆 . 蛋白质去折叠的热容变化双峰用可相互转化的两种构象共存模型进行拟合 . 较低温度下能够去折叠的构象在 pH 4.0 时占 64% ,在 pH 9.0 时占 55%. 监测热变性过程中圆二色谱在 219 nm 处的信号变化也可以观测到两个独立的去折叠变化 . 信号变化的比值与在相同条件下差热扫描法测得的两种构象摩尔比一致 . 上述结果进一步支持了前文提出的去辅基天青蛋白在溶液中至少存在着两种构象的设想 .     

激光拉曼光谱在蛋白质构象研究中的应用和进展

激光拉曼光谱法被公认为是研究生物大分子的结构、动力学和功能的有效方法。近年来拉曼光谱在蛋白质构象研究中的最新进展,涉及到拉曼光谱在非折叠蛋白质、蛋白质装配的特征描述,拉曼晶体学在实时监控蛋白质单晶中化学变化等方面的应用。另外,介绍了蛋白质拉曼光谱分析在生物技术中的应用现状。并对拉曼光谱技术在蛋白质等生物大分子领域中的研究前景做了进一步的展望。     

蛋白质折叠速率数据集的构建及分析

近年来,随着高精度的蛋白质折叠速率实验数据的不断积累,使得从蛋白质折叠速率角度研究蛋白质折叠机制的理论工作者,迎来了前所未有的机遇和挑战。然而,却有约100多个蛋白质的折叠速率实验数据散落在2个数据库和若干文献中。为了方便今后的理论工作分析,作者将这些散落数据汇集整理出来,构建了一个包含109个非冗余单体野生型蛋白质的折叠速率数据集,称为PFRD109(protein folding rate dataset 109)。PFRD109所包含的109个蛋白质中,有69个二态蛋白和40个多态蛋白,折叠速率从10-4到106s-1,跨度为10个数量级。链长最短的为16 aa,最长为390 aa,二态蛋白平均长度为78 aa,多态蛋白平均长度为137 aa。当前,生物信息学对蛋白质折叠速率的研究,主要集中于寻找与折叠速率和折叠动力学相关的各种生化参数或拓扑参数,进而实现对蛋白质折叠速率和蛋白质折叠动力学类型的预测。因此,本文还针对PFRD109数据集,就这两个方面进行了一些参数的统计分析。     

蛋白质的结构转换

许多不相关的蛋白质含有相同的短肽序列却形成不同的空间构象. 结构转换广泛存在于蛋白质折叠和功能过程中, 具有重要的生物学意义. 综述了Serpin和EF-Tu的失活、血细胞凝集素的激活、蛋白酶成熟、亚基装配和蛋白质淀粉样化等过程中肽链同源肽段的结构转换模式, 并讨论了它在理解蛋白质折叠机理和“构象病”病因中的应用.     

封面故事

蛋白质折叠是蛋白质从一级结构向三级结构转变的物理过程。蛋白质的正确折叠对其行使正常的生理功能至关重要,错误折叠可以导致疾病的发生。研究蛋白质折叠机理存在诸     

分子伴侣(MolecularChaperones)与蛋白质的折叠

尽管几百种蛋白质的三维结构已研究得非常清楚,但这些蛋白质折叠成其天然构象的机制与途径仍有待于进一步的研究。有关于蛋白质折叠的一些体外实验确定,决定一个蛋白质三维结构的信息存在于蛋白质的多肽链之中。在体外,一定条件下,在没有任何其他蛋白质存更多还原在下,一些酶和蛋白质可以自我装配成天然构象[1,2].     

基于序列疏水值震荡的折叠速率预测

蛋白质折叠速率的正确预测对理解蛋白质的折叠机理非常重要。本文从伪氨基酸组成的方法出发,提出利用序列疏水值震荡的方法来提取蛋白质氨基酸的序列顺序信息,建立线性回归模型进行折叠速率预测。该方法不需要蛋白质的任何二级结构、三级结构信息或结构类信息,可直接从序列对蛋白质折叠速率进行预测。对含有62个蛋白质的数据集,经过Jack．knife交互检验验证,相关系数达到0．804,表示折叠速率预测值与实验值有很好的相关性,说明了氨基酸序列信息对蛋白质折叠速率影响重要。同其他方法相比,本文的方法具有计算简单,输入参数少等特点。     

翩翩起舞的蛋白质

蛋白质并不是逆来顺受的物质。两个蛋白质之间的分子相互作用比一个成熟的蛋白质以类似锁和钥匙的形式嵌入另一个蛋白复杂的多。特别是考虑到当信号蛋白相互作用时快速通讯的形成、散失、再形成,情况更是如此。一些重要的信号蛋白以高度无序或非折叠的方式存在,只有在碰到分子伴侣并在其作用下,才形成最终的构象。     

基于结构比较的蛋白质模建系统及其评估：Ⅲ.灵敏的蛋…

本文按二级结构、疏水性和侧链氢链把蛋白质的局部结构环境划分为６４类,按环境依赖的残基替代频数表构成残基与环境的兼容性分数表,可用来评估一个蛋白质的整体折叠正确与否和检测蛋白质折叠的局部错误。     

具有分子伴侣功能的抗体

蛋白质的折叠问题一直是生物学研究的前沿之一，蛋白质稳态平衡的破坏与衰老及很多神经退行性疾病的发病机理密切相关，而蛋白质的正确折叠与蛋白质稳态在很大程度上取决于分子伴侣参与构建的复杂网络。许多研究表明，抗体可以作为分子伴侣促进蛋白质的正确折叠，并阻止蛋白质的异常聚集，抗体所具有的严格底物特异性使其具备了治疗特定蛋白质折叠病、帮助包涵体复性等应用潜力。本文简要介绍了分子伴侣的研究进展，详细阐述了具有分子伴侣功能的抗体及单链抗体的研究进展，最后重点讨论了可抑制蛋白质聚集的抗体的研究近况。     

寡聚结构变化与DegP蛋白酶的激活

种类繁多的蛋白质所发挥的各种功能对于生命现象是至关重要的,然而蛋白质的结构却总是受到体内外各种因素的干扰甚至破坏。因此,生物体为了维持蛋白质的活性构象,蛋白质质量控制（protein quality control）机制是必不可少的,而这种机制一旦失效将导致各种与蛋白质折叠相关的严重疾病,例如帕金森病（Parkinson’s disease）和阿尔茨海默病（Alzheimer’s disefse）等。分子伴侣和蛋白酶是参与蛋白质质量控制的主要两类蛋白质分子,它们能够结合错误折叠的底物蛋白并辅助其重新折叠或将其降解。DegP蛋白（又称为HtrA）是存在于大肠杆菌的膜间质中的一种热休克蛋白,对于大肠杆菌在高温下的存活是必需的。它的独特之处在于它同时具有分子伴侣和蛋白酶两种活性,因此DegP是研究蛋白质质量控制机制的一种典型样品。DegP同源蛋白（统称为HtrA蛋白家族）几乎存在于所有的生物种类中,它们的功能可能是参与细胞的胁迫反应。     

重组蛋白包涵体的复性研究

重组蛋白在大肠杆菌中的高表达往往形成不可溶、无生物活性的包涵体,需经过变性溶解后,在适当条件下复性形成天然的构象,才可恢复其生物活性．变复性实验是建立在对蛋白质体外折叠机制的了解的基础上．根据近年来对蛋白质折叠机制的认识和重组蛋白包涵体在复性方面的主要进展,论述以下3个方面的内容：1)蛋白质在细胞内的折叠机制;2)蛋白质体外折叠机制;3)蛋白质复性的策略和方法．