真核DNA拓扑异构酶Ⅰ蛋白超家族的进化踪迹分析与全新抗肿瘤药物结合位点的识别

拓扑异构酶Ⅰ(Topoisomerase Ⅰ, Topo Ⅰ) 抑制剂已成为新型抗肿瘤药物研究的热点. 识别靶酶上全新的药物结合位点对于设计、优化Topo Ⅰ抑制剂具有重要意义, 据此设计的化合物不仅可以创新结构类型, 克服现有的喜树碱类药物的毒性, 而且有望很好地解决与现有的喜树碱类药物的交叉耐药性问题. 通过对真核DNA拓扑异构酶Ⅰ蛋白超家族多元序列联配研究, 构建了蛋白质系统进化树, 并在此基础上采用进化踪迹分析识别得到了人拓扑异构酶Ⅰ上重要功能残基. 研究发现, 喜树碱分子7, 9位周围存在亚家族特异性的疏水性残基Ala351, Met428, Pro431, 表明在喜树碱分子对应区域引入疏水性基团取代, 会提高抗肿瘤活性. 尤其值得注意的是, 超家族保守的蛋白残基Lys436, 有望成为新型喜树碱类药物改造的重要靶点, 据此设计的新型化合物将有望解决喜树碱类药物水溶性差的问题. 此外, 突变将导致喜树碱耐药性的蛋白残基Asn352, Arg364为真核Topo Ⅰ蛋白超家族保守残基, 由于对接研究已表明它们均不与喜树碱直接相互作用, 因此它们将是发现新型非喜树碱类Topo Ⅰ抑制剂的重要药物结合位点.     

生物素化白藜芦醇的分离纯化与药效学评价

以DCC为催化剂,采用低温化学催化法合成生物素化白藜芦醇.产物采用Resourse RPC反相色谱柱分离、纯化,并且运用液质联用进行分析验证.MTT法测定产物体外对Hep G2、MCF-7肿瘤细胞的抑制作用.实验结果显示:通过HPLC-MS、紫外扫描分析鉴定证实,分离得到的产物确实是生物素化白藜芦醇,其保留了原有的体外抗肿瘤活性.此种化学合成方法反应条件温和,容易控制,操作方便.合成得到的白藜芦醇的生物素化衍生物,为下一步探讨白藜芦醇的结合蛋白提供简单有效的分子工具.     

快速展示糖苷水解酶活性架构单点突变导致结合力变化的电泳技术

酶分子在长期进化过程中形成一系列氨基酸残基组成的活性架构,参与底物的识别、结合与催化过程,而活性架构中相应氨基酸残基是如何影响酶分子结合底物的能力,进而影响酶分子的催化效率,一直是酶分子理性改造研究的热点.利用亲和电泳技术,可以快速展示内切纤维素酶Tr Cel12A和木聚糖酶Tl Xyn A活性架构中不同突变体的催化活性及其迁移率的变化,进而通过在不同底物浓度凝胶中蛋白质相对迁移率变化程度的定量回归分析,发现由氨基酸单点突变导致蛋白质迁移率的相对变化,可以定量表征酶分子突变前后结合底物能力的变化.亲和电泳测定的有效阻滞常数Kb值与等温滴定量热法和荧光光谱法测定的相关参数比较具有明显相关性.由于亲和电泳技术在测定酶分子与底物的结合能力时具有简便、快速、灵敏的特点,因而可作为常规生化实验室常规普筛技术来检测突变文库中系列突变体导致结合力的变化.     

用酵母双杂交技术研究IGF-1与其结合蛋白3的相互作用

 为了探讨胰岛素样生长因子结合蛋白 3(IGFBP- 3)分子上的胰岛素样生长因子 1 (IGF- 1 )结合位点并找出其关键氨基酸残基组成 ,首先建立了研究 IGF- 1与 IGFBP- 3相互作用的酵母双杂交模型 ,可以定性和定量地分析两个蛋白质之间的相互作用大小 ;同时利用基因体外定点突变的方法 ,对推断出的 IGF- 1结合位点中的氨基酸突变 ,经 DNA序列分析 ,构建了 5种 IGFBP- 3突变体 .然后在酵母双杂交模型中通过对报告基因活性的定量分析 ,检测 IGF- 1与各种 IGFBP- 3突变体之间相互作用的大小 .结果表明 ,IGFBP- 3分子上的 Lys2 2 2 ,Gln2 2 3突变后 ,与 IGF- 1的结合力大大下降 ,而 Arg2 2 5,Pro2 2 6,Ser2 2 7突变后也导致与 IGF- 1结合力的部分下降 .从而初步确定了IGFBP- 3分子中第 2 2 2～ 2 2 7位的氨基酸区域为 IGF- 1的结合位点 ,并且 IGFBP- 3分子上 Lys2 2 2 ,Gln2 2 3在与 IGF- 1结合中起着重要作用 .     

亲和层析法分离鉴定人类端粒酶复合体及其蛋白质组分分析

为分离纯化人类端粒酶复合体并对其蛋白质组分进行分析 ,自行设计一套特异的以端粒重复序列为配体 ,以亲和磁珠为介质 ,以竞争性碱基序列为洗脱原则的寡核苷酸亲和纯化法 ,对He La细胞端粒酶复合体进行分离纯化 .并采用近年发展起来的主要用于检测序列特异性 DNA结合蛋白的凝胶迁移阻滞分析法对纯化产物进行鉴定分析 .应用 SDS- PAGE对纯化蛋白质亚基组分进行分析与鉴定 ,并采用电泳迁移率和已知蛋白质分子质量标准的对数作图分析测得所得蛋白质亚基成分的相对分子质量 .结果表明 ,纯化产物以 TRAP法检测酶活性可见典型的梯形条带 ;比活性为每 mg蛋白质的 cpm值为 1 80× 1 0 9,纯化倍数 1 80 0 ,得率 90 % .凝胶迁移阻滞法分析显示特异的凝胶迁移阻滞性电泳条带 ;以 SDS- PAGE检测得到 4种蛋白质亚基成分 ,其蛋白质相对分子质量分别为 2 2 0 ku、2 1 2 ku、1 1 6ku和 43ku.由上述可见 ,采用自行设计的寡核苷酸亲和纯化法获得了人端粒酶复合体及 4种蛋白质亚基组分 .     

RecA蛋白介导的三链核酸结构形成及其序列提取

人工合成的单链DNA分子经PCR扩增形成双链DNA分子。将RecA蛋白与生物素标记的寡聚核酸探针序列在ATPγS存在的情况下共同哺育,使RecA蛋白包裹寡聚核酸探针,然后加入含同源序列的上述双链DNA分子经适当环境哺育形成了稳定的局部三链核酸结构。通过加入链亲和素包裹的磁珠吸附生物素化的探针,这样同源双链DNA分子与寡聚核酸探针形成的局部三链核酸结构也被吸附在磁珠上。使用磁分离装置提取这一结构,逐步降低盐离子浓度以洗脱双链DNA分子。将洗脱液中残留的蛋白质去除,经PCR扩增可获得目的DNA序列。同时使用同源探针和非同源探针在其它序列中提取目的DNA序列,结果显示目的DNA序列只被同源探针提取。实验结果显示了这一三链核酸结构形成的序列特异性,并且其稳定性随盐离子浓度降低而下降。提示在这一结构中同源的寡聚核酸单链与双链DNA分子形成了氢键结合,同时提示使用文中描述的方法可以提取特异的序列,用以克隆相应的基因。     

新型蛋白质配体-亲和体研究进展

亲和体(affibody)是一种衍生于葡萄球菌A蛋白B结构域的人工蛋白质分子．B结构域含58个氨基酸,形成3个α螺旋结构,分子质量约为6.5 ku．其中第一及第二螺旋中的13个特定位点的氨基酸对其结构无明显影响,这些位点可被随机突变形成理论上可与任何靶分子结合的亲和体文库．筛选该文库可获得能与某一靶分子特异结合的亲和体．亲和体与靶分子的结合特性与抗体相似,但与抗体相比具有一些独特的优势,如：通过体外筛选即可获得,以化学合成方法或原核表达即可大量制备,分子质量小、在生物体内组织穿透性强、血浆清除率高,理化稳定性好,可以通过交联或融合表达与标记分子(如荧光蛋白、生物素等)结合而不影响其与靶分子的结合能力．亲和体可作为抗体的替代品,用于蛋白质识别、分离及纯化、实验诊断、分子显像及靶向治疗．     

随机单链DNA文库SELEX筛选寡核苷酸适配子方法的建立

指数富集配基的系统进化(SELEX)技术是一种新的组合化学技术.体外构建了一个长度为81 nt、含有35个随机序列的单链DNA(ssDNA)文库,优化了ssDNA文库扩增为双链DNA (dsDNA)文库的PCR反应条件.通过对比不对称PCR和生物素-链亲和素磁珠分离方法制备ssDNA文库的效果,确定了以生物素-链亲和素磁珠分离方法制备ssDNA.由于脱氧核糖核酸的疏水性导致ssDNA文库与硝酸纤维素滤膜的结合背景过高,因此选择以微孔板为介质,分离与靶蛋白结合的适配子.经过9轮循环筛选,随机ssDNA文库与丙型肝炎病毒(HCV)核心蛋白(C蛋白)的结合率从0.5%上升到32.5%.     

六种蛋白质与生物纳米磁珠的吸附性能研究

近年来,纳米磁珠在生物技术和生物医学领域受到了广泛的关注,但蛋白质与生物纳米磁珠之间往往存在非特异性吸附,故从蛋白质角度出发,研究不同蛋白质的结构及理化性质与磁珠吸附的关系。利用两种生物纳米磁珠,对6种不同蛋白质与磁珠的吸附特异性展开研究。使用蛋白质分析软件分析各个蛋白结构及蛋白质性质与磁珠吸附特异性的关系。不同的蛋白质与纳米磁珠之间存在非特异性吸附,蛋白大小与磁珠吸附蛋白的能力没有明显关联性。随着蛋白β折叠比例的降低,蛋白质与磁珠的非特异性吸附降低。β折叠比例最大的蛋白——人肿瘤坏死因子-α(TNFα)与磁珠的非特异性吸附最多,可通过吸附获得单一蛋白条带。β折叠比例最小的人膜联蛋白A5(Annexin A5)与磁珠的非特异性吸附最少。当Annexin A5融合增强绿色荧光蛋白(EGFP)后,β折叠比例升高,与磁珠的非特异性吸附增加。不同蛋白质的大小与磁珠的非特异性吸附无明显的相关性,磁珠对蛋白的非特异性吸附能力与蛋白结构的β折叠比例呈正相关,蛋白质的二级结构是影响蛋白质与磁珠非特异性吸附的重要因素。     

绿色荧光蛋白基因mRNA反义寡核苷酸的筛选和应用

基因mRNA的靶点筛选是设计反义寡核苷酸的关键.建立了PARASS(polyAanchoredRNAaccessiblesitesscreening)方法,即通过在mRNA末端引入polyA,与生物素标记的polyT退火结合,将其同链亲和素磁珠混合,使mRNA通过3’末端得到固定,保持mRNA的自然伸展和折叠,与寡核苷酸文库杂交筛选mRNA的结合靶点.PARASS筛选获得了绿色荧光蛋白(GFP)mRNA的3个反义寡核苷酸结合靶点,据其设计了多条反义寡核苷酸,与对照组相比,体外RNaseH分析显示3个靶点均为有效,在HeLa细胞内针对靶点的反义寡核苷酸能抑制GFP的表达,得到了Northern印迹结果支持.PARASS对反义寡核苷酸药物设计具有应用价值.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism