蛋白质结构的晶体学修正

近十多年来,蛋白质空间结构的精确化,取得了显著进展。用于测定蛋白质和核酸等生物大分子三维结构的X射线单晶衍射法,通常采用同晶置换等实验方法,来获得结构的初始模型。由于各种原因,初始模型的原子坐标误差平均达0.3到0.5埃。这样的精度远不能满足结构和功能研究的需要。蛋白质反应的分析指出,原子位置0.1埃数量级的变化,可以产生相当不同的蛋白质行为。酶的特异作用来源于活性部位的独特原子配置以及同底物结合中或以后的构象变化,这种变化有时小到用一般方法难以确定。为了测定这类原子水平的结构细节和微     

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-蛋白质分子对接方法研究进展

蛋白质分子间相互作用与识别是21世纪生命科学研究的前沿和热点.分子对接方法是研究这一课题有效的计算机模拟手段.通常,蛋白质-蛋白质分子对接包括四个阶段:搜索受体与配体分子间的结合模式,过滤对接结构以排除不合理的结合模式,优化结构,用精细的打分函数评价、排序对接模式并挑选近天然构象.结合国内外研究蛋白质-蛋白质分子对接方法进展和本研究小组的工作,对以上四个环节做了详细的综述.另外,还分析了目前存在的主要问题,并提出对未来工作的展望.     

《核酸和蛋白质结晶》

《核酸和蛋白质结晶》(Crystallization of nucleic acid and proteins)由A.Ducruix和R.Giege编著,1992年IRL出版社出版,331页。最近十年,结晶学成为了解生物大分子结构的关键工具,但是,结晶技术操作起来比较困难。该书对蛋白质和核酸产生结晶的衍射研究提供了详细和合理的指导,并且给予标准结晶方法以及制备和处理大分子的程序。其论题包括:晶种程序;在微重力和超重力下凝胶结晶;核酸,核酸—蛋白质络合物和     

蛋白质结构预测研究进展

蛋白质结构预测是生物信息学当前的主要挑战之一.按照蛋白质结构预测对PDB数据 库信息的依赖程度,可以将其划分成两类:模板依赖模型和从头预测方法.其中模板依赖模 型又可以分为同源模型与穿线法.本文介绍了各种预测方法主要步骤,分析了制约各种方法 的瓶颈,及其研究进展.同源模型所取得的结构精度较高,但其对模板依赖性强;用于低同 源性的穿线法是模板依赖的模型重要的研究方向;从头预测法中统计学函数与物理函数的综 合使用取得了很好的效果,但是对于超过150个残基的片段,依然是巨大的挑战.     

利用神经网络对蛋白质家族进行预测

提出了一种利用神经网络为蛋白质家族建立模型的方法,这一方法的理论出发点是利用神经网络从一组同家族蛋白质序列中识别出共同的特征模式,建好的模型可用于预测蛋白质家族,使用这一方法。所能识别的模式在长度、位点等方面都不受限制。而且建模及预测过程中输入神经网络的蛋白质序列不需要作预对齐。对Pfam蛋白质库中的二十个家族运用此方法,预测的平均正确率达到了95．5％。     

籽粒蛋白质含量不同的小麦品种间光合速率的比较

用15个蛋白质含量和产量均有较大差异的小麦品种为试材,分别测定了以CO2同化速率和光合放氧速率为指标的光合作用状况.相关分析表明,苗期以CO2同化速率表示的光合速率与籽粒蛋白质含量之间呈极显著负相关关系(r=-0.75*),与籽粒产量则达极显著正相关关系(r=0.849**);以光合放氧速率表示的光合速率与籽粒蛋白质含量之间呈显著正相关(r=0.515*),而与产量无相关关系(r=0.415)(图1).用CO2同化速率和光合放氧速率对品种所作的聚类分析表明,15个品种被明显分为两个大类,一是光合放氧速率较高而CO2同化速率较低,另一类则相反(图2).蛋白质含量高的品种其CO2同化速率较蛋白质含量低的品种低,但光合放氧速率却不低,甚至高于蛋白质含量低的品种.籽粒形成期间,蛋白质含量高的品种光合CO2同化速率和光合放氧速率下降幅度相对较小,后期衰老较慢(图3),可能与其体内较高的氮素含量和较强的硝酸还原酶活性有关.     

高分辨率高精度蛋白质晶体结构

自从六十年代初期应用X射线晶体衍射方法测定第一个蛋白质(肌红蛋白)的三维结构以来,我们关于蛋白质三维结构的知识已有了相当的积累.截止86年7月的统计,已有286个蛋白质分子的原子坐标存入国际蛋白质数据库.以此为基础,一些重要生命活动的结构机理已经在三维水平上得到精细阐明(参见),一个由分子生物学和X射线晶体学结合形成的新领域——蛋白质晶体学,应运而生.二十多年来,这一领域的发展已经历了二个阶段.第一阶段大体从六十年代初到七十年代中期,在这期间,分析方法和技术从突破发展到成熟和实用,并有近40个蛋白质结构测定出来,使我们获得了蛋白质结构知识的面面观.     

小蛋白质鉴定研究进展

小蛋白质是指可读框编码长度小于100个氨基酸的多肽.近年来研究发现,小蛋白质参与了细胞信号转导、代谢和生长等重要的生物学过程.然而,由于在基因组注释和生化检测上存在技术挑战,小蛋白质研究进展较为缓慢.小蛋白质高效鉴定技术的发展是功能研究的前提,也是完善基因组注释的必然要求.本文系统综述了小蛋白质鉴定的难点、原因和解决方法.     

蛋白质工程

蛋白质工程(Protein Engineering)也称蛋白质的定点突变(site-directed mutagenesis),指的是根据蛋白质结构研究结果,设计一个新蛋白质的氨基酸序列,通过修饰编码原蛋白质的DNA序列,最后创造出新的蛋白质的技术.蛋白质工程是基因工程与蛋白质结构研究互相融合的产物.这一技术开辟了一条改变蛋白质结构的崭新途径,使蛋白质和酶学研究与发展进入了一个新时期.改变蛋白质的结构是研究蛋白质结构与功能的传统方法,如天冬酸氨基甲酰转移酶活性     

蛋白质相互作用数据库及其应用

对蛋白质相互作用及其网络的了解不仅有助于深入理解生命活动的本质和疾病发生的机制,而且可以为药物研发提供靶点.目前,通过高通量筛选、计算方法预测和文献挖掘等方法,获得了大批量的蛋白质相互作用数据,并由此构建了很多内容丰富并日益更新的蛋白质相互作用数据库.本文首先简要阐述了大规模蛋白质相互作用数据产生的3种方法,然后重点介绍了几个人类相关的蛋白质相互作用公共数据库,包括HPRD、BIND、 IntAct、MINT、 DIP 和MIPS,并概述了蛋白质相互作用数据库的整合情况以及这些数据库在蛋白质相互作用网络构建上的应用.     

应用突变的断裂蛋白质内含子标记蛋白质N端

蛋白质的特异位点修饰可以帮助了解蛋白质的结构与功能.但是,现有的蛋白质特异位点标记方法种类有限,而且存在局限性,所以有必要开发新的蛋白质特异位点标记方法.以谷胱甘肽-S-转移酶(GST)为研究对象,借助蛋白质反式剪接技术,建立了利用新型断裂蛋白质内含子对蛋白质进行N端标记的新方法.在这个方法中,通过简单的重组表达、标记和纯化得到带有荧光基团的小肽,经过蛋白质反式剪接,荧光基团被标记到蛋白质的N端.初步研究结果显示,标记效率可达到12%.     

蛋白质泛素化系统

泛素化是单个或多个泛素在泛素激活酶,泛素结合酶及泛素蛋白质连接酶的作用下共价修饰底物蛋白质的过程,近年来的研究发现,许多含环指的蛋白质本身是蛋白质泛素连接酶,或是多亚基连接酶中的重要成分。由于细胞内可表达200以上的环指蛋白,并且多亚基连接酶可利用同一环指蛋白但不同的底物识别蛋白。这些研究极大地丰富了对泛素化系统酶的认识,也使进一步调节和干预连接酶与底物的相互作用成为可能,新近的研究还发现,泛素化不仅可导致蛋白质的降解,还可直接影响蛋白质的活性和细胞内定位,是调节细胞内蛋白质功能和水平的主要机制之一。     

蛋白质复性技术

重组蛋白质的过表达常导致其在胞内发生错误折叠和聚集,形成被称为包含体的聚集体。因此,蛋白质复性是许多基因重组蛋白质药物生产过程的重要步骤。本文简要介绍包含体提取、纯化和溶解工艺,重点阐述蛋白质复性技术,包括稀释复性、稀释添加剂、人工分子伴侣、柱色谱复性和反胶团溶解复性等。最后展望蛋白质复性技术的发展和应用,特别是荷电介质对同电荷蛋白质复性的促进作用。     

应用N端Cys-free断裂蛋白质内含子标记蛋白质N端

蛋白质的特异位点修饰可以帮助了解蛋白质的结构与功能.但是,现有的蛋白质特异位点标记方法种类有限,而且存在局限性,所以有必要开发新的蛋白质特异位点标记方法．以谷胱甘肽-S-转移酶(GST)为研究对象,借助蛋白质反式剪接技术,建立了利用新型断裂蛋白质内含子对蛋白质进行N 端标记的新方法.在这个方法中,通过简单的重组表达、标记和纯化得到带有荧光基团的小肽,经过蛋白质反式剪接,荧光基团被标记到蛋白质的N 端. 初步研究结果显示,标记效率可达到12 %.     

《蛋白质方法》

《蛋白质方法》(Protein methods)由Daniel M. Bollay和Stuart J. Edelstein著,1991年Wiley-Liss出版社出版,230页。当DNA操作技术已趋标准化时,蛋白质分析程序较难归纳,原因是蛋白质结构和特性的多样化。虽然如此,由于所有蛋白质行为还有些基本规律,可用很多简单程序处理,分析任何蛋白质样品。该书用作实验室研究方法的指导,其阐述的方法可普遍应用于蛋白质分析和     

籽粒蛋白质含量不同的小麦品种间光合速率的比较

用15个蛋白质含量和产量均有较大差异的小麦品种为试材,分别测定了以CO2同化速率和光合放氧速率为指标的光合作用状况,相关分析表明,苗期以CO2同化速率表示的光合速率与籽粒蛋白质含量之间呈极显著负相关关系（r=-0.75),与籽粒产量则达彬显著正相关关系（r=0.849）,以光合放氧速率表示的光合速率与籽粒蛋白质含量之间呈显著正相关（r=0.515),而与产量无相关关系（r=0.415)（图1）,用CO2同化速率和光合放氧速率对品种所作的聚类分析表明,15个品种被明显分为两个大类,一是光合放氧速率较高而CO2同化速率较低,另一类则相反（图2）,蛋白质含量高的品种其CO2同化速率较蛋白质含量低的品种低,但光合放氧速率却不低,甚至高于蛋白质含量低的品种,籽粒形成期间,蛋白质含量高的品种光合CO2同化速率和光合放氧速率下降幅度相对较小,后期衰老较慢,可能与其体内较高的氮素含量和较强的硝酸还原酶活性有关。     

蛋白质功能位点预测

在 IBM-PC 机上开发了蛋白质功能位点预测软件:PROSITE.根据 EMBL发布于激光光盘上的蛋白质功能位点氨基酸片段的保守模式数据库,对给定的蛋白质序列,可按19类443个氨基酸保守模式来探测蛋白质的所属家族,各种功能区的位置和活性部位等性质,通过52个序列的验证结果和 SWWISS 蛋白质数据库相一致.此外该软件还具有操作灵活,多种输入输出方式等特点。     

蛋白质定向进化的研究进展

在工业生物催化过程和生物细胞工厂构建方面,蛋白质定向进化被广泛地应用于酶的分子改造.蛋白质定向进化不仅可以针对某一目的蛋白进行改造,还可以改善代谢途径、优化代谢网络、获得期望表型细胞.为了获得更高效的突变效率,快捷、高通量的筛选方法,提高蛋白质定向进化的效果,研究者不断开发蛋白质体内、体外进化方法,取得了新的进展和应用.本文介绍了最近发展的蛋白质定向进化技术的原理、方法及特点,总结了突变文库的筛选方法和蛋白质定向进化的最新应用,最后讨论了蛋白质定向进化存在的挑战和未来发展方向.     

基于HNP模型及相对熵的蛋白质设计方法在不同蛋白质体系中的应用

详细考察了基于HNP(H:hydtophobic,N:neutral,P:hydrophilic)模型及相对熵的蛋白质设计方法对于不同结构类型蛋白质的适用性,并与基于HP模型的结果进行了比较.通过对190个4种不同结构类型的蛋白质进行预测,结果表明,基于HNP模型及相对熵的设计方法对于不同结构类型的蛋白质具有普适性.进一步的研究发现,对于α螺旋、β折叠等规则的二级结构,该方法的预测成功率高于无规卷曲结构预测成功率.另外,还比较了对不同氨基酸的预测差异,结果显示亲水残基的预测成功率较高.此外,研究表明该方法对于蛋白质保守残基的预测成功率高于非保守残基.在以上分析的基础上,进一步讨论了导致这些差异的原因.这些研究为基于相对熵的蛋白质设计方法的实际应用和进一步的发展打下了良好基础.