基因的推理设计与改造—体外分子进化的捷径

体外分子进化是改造基因、获得新的功能蛋白质重要手段之一,已经取得了令人瞩目的成就。推理设计是利用序列和结构的比较信息创造新的基因和蛋白质,是研究改造蛋白质功能的有效方法。文章着重介绍了基因推理设计在基因体外分子进化中的应用,从简单实用的基因密码偏爱设计,结合多个不同性状相关功能基因信息的基因推理设计,关键功能区域的简并引物设计,位点直接蛋白质重组4个方面进行描述,并综述了该方法近年来的应用。     

蛋白质的晶体生长及其进展

蛋白质晶体生长是用衍射法测定和研究蛋白质三维结构不可缺少的首要步骤,因而对于从分子水平了解生命过程和有效地开发蛋白质工程、理性药物设计等新的生物技术具有重要意义。这一结构测定步骤所处的落后状态,更使蛋白质晶体生长成为倍受重视的研究课题。蛋白质和核酸等生物大分子的结晶是一个受多个因素影响的过程。来自不同学科的研究人员从各个方面对蛋白质的晶体生长开展了研究,并取得了不同程度的进展。     

染色质免疫沉淀技术——一种研究基因表达调控的工具

染色质结构在基因表达调节中起着重要的调节作用。利用甲醛固定活细胞中的DNA与蛋白质,通过免疫沉淀分离复合物的染色质免疫沉淀法是研究体内DNA和蛋白质相互作用的一种新方法,它不仅可用来研究体内反式因子与DNA的相互作用,也可以用来研究组蛋白修饰与基因表达的关系,从而分析蛋白质及其体内的DNA结合序列。目前,该方法在染色质结构研究中获得了广泛的应用。     

《自然－化学生物学》：新发现“量身定制”出抗癌药物

据物理学家组织网近日报道,澳大利亚沃尔特与伊丽莎·豪研究所（WEHI）等单位的科学家为癌症“置身”定做了一种新型药物,能遏制细胞内一种叫做BCL—XL的蛋白质,这种蛋白质会促进癌细胞生存,让许多抗癌措施效果不佳。研究人员指出,这是向设计新型抗癌药迈出的重要一步。相关论文在线发表于《自然－化学生物学》杂志上。     

代谢物感知失调的分子致病机理

代谢是最基础的生命活动.生物代谢网络由代谢酶和代谢物共同构成.相对于对代谢酶性质的深刻认识,对代谢物生理重要性的认识停留在物质代谢与能量代谢的水平.近年来,本研究组及国际上其他实验室的工作发现,代谢物具有信号传导功能.细胞内的代谢物水平通过不同的机制被感知,其信号通过不同的化学基础在蛋白质间相互传递并调控包括代谢、表观遗传和信号通路等重要生理过程.代谢物的失调也因此通过这些生理改变而导致人类疾病.本文对本研究组近年来在该领域的相关进展进行综述并讨论其理论及转化价值.     

蛋白质组氨酸磷酸化研究进展

摘要：蛋白质磷酸化是一种可逆的翻译后修饰,这种翻译后修饰可以改变蛋白质的构象,进而使蛋白质活化或者失活。组氨酸磷酸化在细胞信号传导过程中发挥着重要作用,且组氨酸磷酸化与人类某些疾病密切相关,然而,由于组氨酸磷酸化含有P-N键,具备不稳定性,有关于组氨酸磷酸化的报道远远少于其它磷酸化的报道。本综述系统的总结了组氨酸磷酸化在生物学过程中的作用,以及近些年取得的重要研究进展,以期对深入研究组氨酸磷酸化提供理论参考。     

预测蛋白质可结晶性研究进展

解析蛋白质的三维结构具有重要的生物学意义,更是蛋白质功能研究和理性药物设计的基础。目前解析蛋白质结构最重要的方法是X-射线衍射晶体学解析技术。但是运用该技术解析蛋白质结构的关键是获得高质量的蛋白质晶体。然而,据统计仅有42%的可溶纯化蛋白质能够得到晶体,即不同蛋白质的可结晶性表现不同。由于实验方法验证蛋白质的可结晶性耗时耗力,因此,有研究者运用计算机模拟的方法预测蛋白质的可结晶性,从而节省资源与成本并且提高实验的成功率。本文结合我们的研究工作,介绍了几种目前较为成功的蛋白质可结晶性预测方法及其研究途径。     

Cancer Cell发现基于多肽类YAP抑制剂的肿瘤治疗新途径

<正>2014年2月10日,国际肿瘤学学术期刊Cancer Cell在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所/国家蛋白质科学中心?上海(筹)周兆才研究组与张雷研究组、季红斌研究组的合作研究成果。在该项工作中,研究人员发现了原癌蛋白质YAP的一个天然拮抗剂蛋白—VGLL4,并在蛋白质晶体结构解析的基础上发展出一个针对YAP的多肽类抑制剂,为以胃癌为代表的肿瘤治疗提供了新的策略和途径。     

《癌细胞》:科学家发现胃癌等肿瘤治疗新途径

<正>中科院上海生科院生化细胞所/国家蛋白质科学中心·上海(筹)周兆才研究组与张雷研究组、季红斌研究组,发现了原癌蛋白质YAP的一个天然拮抗剂蛋白--VGLL4,并在蛋白质晶体结构解析的基础上发展出一个针对YAP的多肽类抑制剂,从而为以胃癌为代表的肿瘤治疗提供了新的策略和途径。相关成果日前在线发表于《癌细胞》杂志。     

基于去折叠自由能的蛋白质结构域划分方法——适用于连续与不连续结构域

结构域是蛋白质的一个结构层次 ,可以看作是蛋白质结构、折叠、功能、进化和设计的基本单位。大多数的蛋白质都可分为若干个结构域 ,结构域的不同组合使蛋白质具有不同的三级结构并具有不同的功能。蛋白质结构域的划分在理论与应用上都具有重要意义 ,但目前对结构域的划分还没有一个十分理想的方法。作者曾经发展了一种通过计算去折叠自由能划分蛋白质结构域的方法 ,但该方法只适用于连续双结构域的划分。现在 ,作者通过构造氨基酸残基相互作用矩阵 ,并进行对应分析 (correspondenceanalysis) ,然后根据去折叠自由能和一些经验打分函数对蛋白质进行切割和优选 ,发展了可以同时处理连续和不连续结构域的划分方法。该方法与晶体结构作者手工分析相比较 ,二者的结果有 76 %的相似。     

招聘启事

<正>生化与细胞所丛尧研究组招聘博士后丛尧研究组主要应用冷冻电镜(cryo-EM)技术从事蛋白质质量控制及表观遗传中重要生物超大分子复合体的结构与功能研究(介绍见http://www.sibcb.ac.cn/Pl.asp?id=141)。现因工作需要,面向社会公开招聘博士后研究人员1名。所在的国家蛋白质科学中心·上海配备一流的冷冻电镜设施,包括配有直接     

高致病性禽流感H5N1疫苗研究获突破

近日,中国科学院上海巴斯德研究所周保罗研究组在高致病性禽流感H5N1疫苗研究中获重要突破,该研究组在世界上首次开发出能诱导出针对所有高致病性禽流感H5N1亚类和亚亚类广谱中和抗体反应的免疫原．同际期刊《病毒学杂志》日前在线发表了这一成果。     

理性设计提高蛋白质热稳定性的研究进展

通过理性设计提高蛋白质的热稳定性一直是当今计算生物学及蛋白质工程领域中的一个研究热点。与传统的定向进化的方法相比,该方法具有目的性强、效率高的优点,对扩大蛋白质的应用范围与探究蛋白质结构和功能的关系均具有重要意义。本文详细介绍了影响蛋白质热稳定性的因素,以及一些常用的通过理性设计来提高蛋白质的热稳定性的策略。由于影响蛋白质热稳定性的因素众多,并且众多因素之间还具有千丝万缕的联系,到目前为止研究人员还没有提出一个公认的适合于所有蛋白质的理性设计的策略,这也是现代计算生物学家及蛋白质工程学家们努力研究的一个重要方向。     

《PLoS综合》：人类代谢疾病离子组学研究获进展

近日，《PLoS综合》（PLoS ONE）在线发表了中科院上海生命科学研究院营养所王福口研究组、林旭研究组及中科院系统生物学重点实验室李亦学研究组在代谢相关疾病离子组学方面的合作研究成果。     

蛋白质类医用高分子微生物合成的研究进展

蛋白质类医用高分子是一类重要的功能高分子材料,在生物医学领域有着广泛的应用。随着现代生物技术特别是分子生物学技术的发展,微生物合成医用高分子材料已成为可能。微生物合成除了大规模、低成本的特点外,还可对蛋白质高分子进行分子设计,从而赋予其新的材料性能,以满足不同的需要。该文综述了蛋白质类医用高分子（胶原与明胶、弹性蛋白、丝蛋白）微生物合成的研究进展,指出微生物合成的原理方法及应用现状,并对其发展前景进行了展望。     

蛋白质网络聚类算法分析平台的设计与实现

蛋白质网络聚类是识别功能模块的重要手段,不仅有利于理解生物系统的组织结构,对预测蛋白质功能也具有重要的意义。针对目前蛋白质网络聚类算法缺乏有效分析软件的事实,本文设计并实现了一个新的蛋白质网络聚类算法分析平台ClusterE。该平台实现了查全率、查准率、敏感性、特异性、功能富集分析等聚类评估方法,并且集成了FAG-EC、Dpclus、Monet、IPC-MCE、IPCA等聚类算法,不仅可以对蛋白质网络聚类分析结果进行可视化,并且可以在不同聚类分析指标下对多个聚类算法进行可视化比较与分析。该平台具有良好的扩展性,其中聚类算法以及聚类评估方法都是以插件形式集成到系统中。     

《发育细胞》：研究揭示蛋白质部分降解新机制

中科院上海生物化学与细胞生物学研究所赵允研究组、张雷研究组在与加拿大多伦多大学教授Chi—chung Hui进行合作研究的过程中,揭示了一种新的蛋白质部分降解机制。相关研究成果日前在线发表于学术期刊《发育细胞》。     

四种结构类型的蛋白质设计方法

给出了以疏水一亲水模型为基础的蛋白质设计方法,该方法以物理学原理为基础,以相对熵作为优化的目标函数。对四种不同结构类型的天然结构的真实蛋白质进行了检测,分析了影响检测成功率的主要因素,结果表明,该方法是普适的,可用于对不同结构类型的蛋白质设计序列。     

通过自由能的差别划分蛋白质连续结构域

结构域是蛋白质三级结构下面的结构层次 ,大多数的蛋白质都可分为若干个结构域 ,结构域的不同组合使蛋白质具有不同的三级结构并具有不同的功能。蛋白质结构域的划分在理论与应用上都具有重要意义。但目前对结构域的划分还没有一个十分理想的方法。本文通过计算去折叠自由能来实现对蛋白质结构域的划分。用此方法对 5 0种不同蛋白质序列连续的双结构域进行了分析 ,大多数蛋白质的结构域划分结果与文献报道一致 ,另外一些虽然与文献报道结果不一致 ,但比文献报道的结果更合理     

丝氨酸蛋白酶超家族分子结构进化研究

采用刚体结构比较法进行蛋白质的结构比较,根据结构比较分数构建分子进化树, 研究丝氨酸蛋白酶超家族分子的进化规律。对分子进化树进行了一些初步分析,得到了一些有意义的结果。根据蛋白质的进化,可以比较精确的确定某物种的进化地位,对于物种的分类具有重要意义。通过对超家族分子进化的研究可以了解蛋白质超家族不同蛋白质之间的亲缘关系和蛋白质之间的进化差异,对于蛋白质工程分子设计提供帮助,对蛋白质结构预测具有一定意义