小分子有机化合物与DC-SIGN相互作用的荧光光谱分析

采用实验和理论化学研究相结合的方法研究分子间相互作用,这种在计算机上进行“模拟实验”与传统“有机化学实验”相辅相成的研究策略,正在成为有机化学研究的重要手段.本论文利用荧光光谱分析法来研究小分子有机化合物与蛋白底物之间的相互作用机制.利用先进的分子模拟软件,结合分子力学、量子力学和神经网络等方法与分子对接等理论化学手段,建立和优化相互作用的分子间形成复合物的空间构象,并且预测分子间相互作用的稳定性.用荧光光谱分析法对12种小分子有机化合物与DC-SIGN(DC-specific ICAM-3 grabbing nonintegrin)之间的相互作用进行了研究,结果与理论分子模型计算十分吻合.在这12种化合物中,1-脲基氨基甘露糖与DC-SIGN络合的效果最好.这一发现可能对研究新一代抗艾滋病药物有重要意义.     

蛋白质-核酸复合物界面氨基酸与核苷酸偏好性分析

蛋白质-核酸相互作用机制到目前还不是很清楚,尤其是蛋白质与RNA的相互作用。目前,可得到的蛋白质-核酸复合物结构数据不断增多,作者收集了Protein Data Bank数据库中所有的蛋白质-核酸复合物结构数据,对复合物中结合残基和结合核苷酸的偏好性进行了统计分析。发现：1）不同功能的蛋白质-核酸复合物间的结合残基数量存在显著差异;2）在蛋白 质-DNA和蛋白质-RNA复合物界面,碱性氨基酸都是最受欢迎的;3）氨基酸的极性大小及方向在决定它是否与RNA分子进行结合时起到重要的作用,同时发现氨基酸侧链形成的空间位阻会影响氨基酸残基与RNA分子的相互作用;4）随着定义结合残基距离阈值的增大,其氨基酸使用的特异性降低,而受欢迎与不受欢迎的氨基酸种类均没有变化。     

纳米颗粒与生物大分子的相互作用及其生物毒性机制

纳米颗粒已得到广泛的应用,同时其潜在的毒性及生物学效应也引起了广泛的关注。许多文献证实纳米颗粒对生物体具有毒性作用,但在分子水平上对其毒性机制的研究较少。本文对近年来纳米颗粒与生物大分子相互作用的最新研究进行了综述,包括纳米颗粒与蛋白质、脂类、核酸等生物分子间的相互作用。     

小分子物质与适配体的相互作用规律

经过近30年的发展,核酸适配体已逐渐成为生物、医药、材料、物理等众多学科领域关注的热点之一。小分子物质的痕量检测也在各个领域中意义重大,故有必要了解小分子与适配体的作用方式及规律。从小分子物质的分类出发,归纳整理小分子物质与适配体的作用规律,阐述现有小分子与核酸相互作用的研究方法,并探讨不同靶标分子与适配体相互作用的类型。研究发现适配体链段倾向于"缠绕"靶标小分子,使其"镶嵌"于核酸结构中。小分子化合物往往利用氢键结合适配体,两者间还存在疏水和静电相互作用。金属类靶标分子则与适配体的嘧啶基团上带负电的部分结合。分类整合小分子与适配体的作用方式及结合位点,以期为小分子适配体的发展起到一定的借鉴意义和指导作用。     

核酸碱基分子的水合作用研究

本文是利用分子间相互作用的势能函数研究核酸的胞嘧啶碱基、腺嘌呤碱基与水的相互作用。方法上采用改进的分子相互作用势,并把能量贡献中的氢键项作为修正项处理,并应用BFGS 变尺度法进行最优化处理。研究结果表明:碱基(胞嘧啶,腺嘌呤)与水相互作用能的极小值及其最优的水合作用位置与精确的量子力学ab initio 法所得的结果接近,但在方法上得到了很大的简化。     

单分子层次上相互作用自动检测

任何生命过程都与分子间相互作用有关。这些相互作用决定了生物分子间的＂交流＂方式,组成了生物过程的基本语言。Müller教授研究组发展了一种全自动＂机器人＂（一种全自动原子力显微镜）,可以通过检测细胞上的＂分子机器＂分析分子间相互作用。为了实现这样的目标,该仪器需要将不同的空间尺度联系起来：宏观尺度的悬臂利用其微观尺度的针尖与纳米尺度的蛋白质相接触,进而在亚纳米的尺度上定位与检测分子间相互作用。这项技术能够帮助人们以亚纳米尺度的分辨率定位细胞内分子机器的相互作用位置,并且观察分子间相互作用如何驱动这些分子机器行使功能。在药物筛选研究领域,该技术可以被用来检测配体以及抑制剂与蛋白质结合的位点和强度,还可以检测受体的不同功能状态。     

基于生物信息学的抑癌基因NDRG2相互作用蛋白预测及验证

NDRG2(N Myc downstream regulator gene 2)是NDRG 家族成员之一. 以往研究表明,该家族与细胞的增殖和分化有关. 而该分子参与的细胞信号通路及调节机制尚未阐明. 本研究利用保守蛋白间相互作用（interologs）的生物信息学方法预测NDRG2相互作用分子,并通过免疫共沉淀（Co-IP）及His pull-down蛋白体外结合实验方法对预测结果进行验证. 生物信息学软件预测和分析结果表明,细胞中存在多个可能与NDRG2发生相互作用分子.结合文献报道,从中选取了3个候选分子Gnb1、 Rgs16及 Rgs5进行分子生物学实验验证.Co-IP及His pull-down实验结果表明,3个候选分子中,Rgs5蛋白能够和NDRG2蛋白相互作用,而其它2个候选分子与NDRG2的相互作用未获得实验室方法的验证.研究结果表明,生物信息学分析与实验室验证相结合是一种高效省时的蛋白质相互作用研究策略.通过这种策略证实NDRG2可以与 Rgs5蛋白相互作用,为后续NDRG2功能的研究提供了有效的线索.     

人白介素6受体结合功能域的构效关系研究

以分子对接（docking）方法研究人白介素6受体胞外区配基结合功能域“WSXWS”区氨基酸残基定点突变对受体与配基人白介素6结合时的相互作用能量、分子间相互作用的影响,从分子力学、分子动态学分析了人白介素6受体胞外区功能域关键氨基酸残基在受体与配基结合中的构象变化以及与人白介素6间的相互作用.     

细胞蛋白质相互作用的结构基础

随着人类基因组计划的进行 ,大量基因被发现和定位 ,基因的功能问题将成为今后研究的热点。大多数基因的最终产物是相应的蛋白质 ,因此要认识基因的功能 ,必然要研究基因所表达的蛋白质。蛋白质的功能往往体现在与其他蛋白质及 /或核酸的相互作用之中。细胞各种重要的生理过程 ,包括信号的转导 ,细胞对外界环境及内环境变化的反应等 ,都是以蛋白质间相互作用为纽带 ,并形成网络。所以 ,近年来 ,蛋白质间相互作用的研究逐渐得到重视。蛋白质分子的结构域有很多种 ,但是现在明确作为为介导蛋白质 蛋白质间相互作用的结构域并不多 ,这里取已明…     

分子对接在基于结构药物设计中的应用

分子对接是研究分子间（如配体如受体）相互作用,并预测其结合模式和亲合力的一种理论模拟方法。近年来,分子对接方法已成为计算机辅助药物研究领域的一项重要技术,在数据库搜寻,组合库设计及蛋白作用研究方面得到了广泛发展。     

重组微生物生理学

重组微生物生理学主要研究外源基因与宿主的相互作用以及细胞生理状态对这种相互作用的影响。宿主与外源基因的相互作用可发生在复制、分配、表达、代谢等各种水平,主要的分子机制为核酸-核酸、核酸-蛋白质的相互作用,一些小分子化合物可作为信号或效应子参与大分子的相互作用。重组微生物生理学研究主要包括下列三方面工作:1.噬菌体、质粒与宿主的相互作用以及基因工程菌中目的基因的复制、分配和表达规律。2.微生物响答系统的响答及适应的分子机制及其对外源基因调控的影响。3.细胞生长速率对宿主基因和外源基因调控的影响。这些工作融合了分子水平和细胞水平的研究,模糊了分子生物学和生理学的界限,成为基因工程的理论基础之一。美国微生物学会自1987年起把重组微生物生理学列为年会的一个独立专题。 外源基因与宿主的相互作用 噬菌体和质粒等染色体外基因与宿主基因处于一种依赖、互补和竞争的复杂关系。     

基于GNM方法研究人TDP-43-DNA相互作用动力学及关键位点

TAR DNA结合蛋白43（transactive response DNA binding protein 43，TDP-43），一种可变剪切因子，可以特异性地结合富含TG序列的DNA，涉及多种神经退行性疾病. 分子动力学模拟方法虽然是研究分子间相互作用强有力的工具，但它非常耗时，且难以对有大的构象变化的体系进行充分采样来研究其变构行为. 本工作使用粗粒化的基于弹性势的高斯网络模型（Gaussian network model，GNM）研究人TDP-43与靶标DNA间相互作用的动力学. 进一步地，利用本课题组之前提出的基于GNM的热力学循环方法识别TDP-43与DNA相互作用的关键残基，其微扰引起了大的结合自由能的变化. DNA结合后，TDP-43上富含正电残基的loop1和loop3片段有较大的柔性损失，这反映了它们在识别和结合中的诱导契合作用. 另外发现，基于热力学循环的方法不仅识别到一些与DNA特异性相互作用有关的重要残基，而且识别到一些远离结合界面但在结合引起的分子构象变化中发挥重要作用的残基. 本研究有助于理解TDP-43与DNA的特异性相互作用，可为药物设计提供重要信息，另外该方法可以很方便地拓展到其他蛋白质-核酸相互作用动力学的研究.     

壳聚糖与细菌细胞膜相互作用的分子动力学研究

目的 壳聚糖（chitosan,CS）是一种天然的广谱抗菌活性物质。现有研究表明，壳聚糖与细菌细胞膜的相互作用是其发挥抗菌功能的关键。受限于传统实验技术的表征能力，壳聚糖与细菌细胞膜相互作用的具体机制仍有待研究。本文旨在研究壳聚糖与细菌细胞膜相互作用的分子机制。方法 本研究利用全原子分子动力学模拟技术主要探究了完全脱乙酰化的不同聚合度壳聚糖（八聚糖、十二聚糖和十六聚糖）与革兰氏阴性菌外膜（outer membrane,OM）和革兰氏阳性菌质膜（cytoplasmic membrane,CM）相互作用的动态过程。结果 壳聚糖主要依靠其氨基、碳6位羟基和碳3位羟基与OM和CM的头部极性区发生快速结合。随后壳聚糖末端糖基单元倾向于插入OM内部，深度约1 nm，并与脂质分子脂肪酸链上的羰基形成稳定的氢键相互作用。与之相比，壳聚糖分子难以稳定地插入CM内部。壳聚糖结合对膜结构性质产生影响，主要表现在降低OM和CM的单分子脂质面积，显著减少OM和CM极性区的Ca2+和Na+数目，破坏阳离子介导的脂质间相互作用。结论 本研究证明，壳聚糖带正电的氨基基团是介导其与膜相互作用的关键，并破环脂质间的相互作...     

对EcoRI作用于DNA的新认识

对ＥｃｏＲＩ作用于ＤＮＡ的新认识邹国林皮新春（武汉大学生物化学与生物物理学系,武汉４３００７２）关键词蛋白质与核酸相互作用ＥｃｏＲＩ模体蛋白质与核酸的相互作用是分子生物学研究的中心问题之一。当前以阐明ＤＮＡ结合蛋白的结构与蛋白质－ＤＮＡ复合物的结构为...     

基于质谱技术的蛋白质互作研究进展

蛋白质作为生命活动的执行者,其功能往往体现在与其他蛋白质的相互作用中,研究蛋白-蛋白相互作用对于人们深入了解和预防传染病、靶向治疗多基因疾病、阐明蛋白质的分子作用机制及各种复杂的生命现象具有重要意义。目前,有多种技术被用来研究蛋白间的相互作用,研究难点在于实时捕获瞬时或弱蛋白质间的相互作用,质谱技术（mass spectrometry, MS）可在某种程度上解决该难点。由于质谱技术可研究简单的蛋白质复合物再到大规模的蛋白质组实验,基于质谱技术研究蛋白质间相互作用被越来越多地应用于科学研究中。综述了蛋白质间相互作用检测方法的研究进展,重点介绍了氢氘交换质谱法和化学交联质谱法研究蛋白质间相互作用的优缺点及其应用,最后对基于质谱技术研究蛋白质间相互作用进行了总结与展望,以期为深入开展相关研究提供借鉴。     

JACS：核酸与蛋白质相互作用机理研究获进展

近期来自吉林大学的研究人员分别与清华大学和中科院等处的研究人员在高分子结晶态分子间相互作用和RNA与蛋白质间相互作用研究方面取得重要进展。所获得的跨学科研究新成果公布在著名的国际期刊《美国化学会志》（J．Am．Chem．Soc．）上。获得了Nature Materials等多个杂志的推荐。     

从人白细胞cDNA文库筛选凋亡素相互作用蛋白

来源于鸡贫血病毒的小分子蛋白-凋亡素(apoptin)能够选择性诱导肿瘤细胞凋亡,为研究其选择性诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制,利用酵母双杂交系统筛选从人白细胞cDNA文库筛选apoptin相互作用蛋白,核酸序列分析及同源性检索表明,其中一个与ABP280（actin-binding protein 280）有高度同源性.细胞免疫共沉淀实验结果显示：在哺乳动物细胞水平仍能够检测到apoptin与ABP280片段的特异的相互作用.分别构建缺失C端11个氨基酸、中间33～46位氨基酸和二者均缺失的apoptin的3个突变体, 突变体与ABP280相互作用研究表明：apoptin的33～46位氨基酸（核外运信号）对于apoptin 与ABP280的相互作用是必需的,而C端核定位信号/DNA结合序列对于apoptin 与ABP280的相互作用不是充分必要的.     

光谱及分子模拟法对HSA和BSA与酪氨酸激酶抑制剂Imatinib相互作用的比较分析

研究一种酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor, TKI）伊马替尼（imatinib, IMA）与人血清清蛋白（HSA）及牛血清清蛋白（BSA）的相互作用,比较分析HSA和BSA与IMA相互作用机制的差异. 模拟生理条件下,计算机模拟技术结合荧光光谱和紫外光谱法,研究IMA与蛋白质的作用机制. 分子模建IMA与血清清蛋白的结合模型,表明伊马替尼与蛋白质的相互作用力为疏水作用力,兼有氢键作用. 光谱结果表明,IMA与HSA和BSA的相互作用表现为静态结合过程,结合强度较强,IMA与HSA和BSA分子的结合距离r值较小,说明发生了能量转移现象. IMA对HSA和BSA的结构域微区构象产生影响,使结合位域的疏水性发生改变. 荧光相图技术解析出IMA与HSA和BSA反应构象型态的变迁为“二态”模型. HSA与IMA相互作用的热力学参数表明,IMA与HSA之间是以疏水作用为主的分子间作用,而IMA与BSA之间的作用力为氢键和范德华力,兼有少量的疏水作用力. 光谱实验与计算机模拟结果基本一致,可为研究IMA与HSA和BSA相互作用本质提供一定参考.     

毛细管电泳分析核酸的方法及应用

毛细管电脉是一门迅速发展的分离技术。根据分离机制不同,毛细管电脉分离核酸的方法有：胶束电动力学毛细管色谱（ＭＥＫＣ）、毛细管区带电脉（ＣＺＥ）和毛细管凝胶电脉（ＣＧＥ）。毛细管电脉主要用于核酸纯度的鉴定、定量分析、测序、片段大小多态性分析构象多态性分析和蛋白与核酸相互作用的研究。     

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。