蛋白质分子立体化学的自动分析——Ⅱ.构象分析

这是关于蛋白质分子立体化学自动分析方法报道的第二篇,介绍用扭角来定量描述蛋白质分子的构象,以及从原子坐标自动计算构象角的方法和程序。     

蛋白质构象病

蛋白质结构生物学既从蛋白质一级结构序列 ,也从蛋白质空间结构及其动态变化去研究蛋白质的性质和功能。生物医学研究表明蛋白质空间构象发生异常变化会引起疾病发生 ,形成了蛋白质构象病 (Ｐｒｏｔｅｉｎｃｏｎｆｏｒｍａ ｔｉｏｎａｌｄｉｓｅａｓｅｓ)这一新的病理学概念[1] 。1 .蛋白质构象病及其分子构象病理学一般讲 ,引起构象疾病的蛋白质分子与正常蛋白质同时存在于机体内 ,至少部分蛋白质具有正常折叠的空间构象 ,并以正常形态释放。当蛋白质构象异常变化时可导致其生物功能丧失 ,或者引起其后发生的蛋白质聚集与沉积 ,使组织结构…     

新型平均势函数在蛋白质反向折叠中的应用

利用蛋白质主链的极性分数及主链二面角为参量,构建了一种基于蛋白质结构数据库的势函数。将该势函数应用于蛋白质反向折叠研究中,发现该函数可成功地将蛋白质分子的天然构象从构建的构象库中识别出来;将一目标序列与构象库的每一可能的构象匹配,并用该势函数计算相应的能量,结果表明对绝大多数蛋白质分子来说,天然的构象的能量值总是最低。此外,该函数还将一些序列相似性较低,而结构相似性较高的蛋白质分子识别出来。我们认     

蛋白质隐态构象

生物活性蛋白质的结构具有动态特性,存在构象系综,包含常规结构生物学可测定的稳态和常规结构生物学无法测定的隐态构象.隐态构象与稳态构象之间存在着多态平衡,在蛋白质生物学功能上具有重要作用.蛋白质隐态定义起源于蛋白质折叠机制及蛋白质分子动态学研究.在蛋白质构象系综中,蛋白质隐态的含量较少、寿命短及较稳态构象能量高等性质使得...     

抗体片段在铂纳米粒子表面的构象重构

目的 最近在金纳米粒子（AuNPs）表面重构抗体片段的天然构象和功能的研究表明分子构象工程的可行性。本质上,分子构象工程就是要像蛋白质折叠一样,通过精确控制柔性非功能分子的构象使其产生新功能。本文在铂纳米粒子（PtNPs）表面重构抗体互补决定簇区（CDR）片段的天然构象和功能,旨在探索分子构象工程的普适性及揭示蛋白质结构-功能机制。方法 本文将抗溶菌酶抗体（cAB-lys3）中的CDR3片段（在单独存在时没有稳定构象和功能）通过两个Pt-S键偶联到PtNPs表面。CDR片段的天然构象和功能的恢复通过它对溶菌酶活性的抑制来表征。结果 通过多肽密度优化和表面聚乙二醇修饰,制得基于PtNPs的抗溶菌酶人工抗体（简称铂抗体）。溶菌酶活性测试结果表明,铂抗体可以特异性结合溶菌酶并显著抑制其活性。结论 本文第一次在PtNPs表面重构了蛋白质片段的天然构象并恢复了其功能,证明分子构象工程可作为一种通用方法制备基于纳米粒子的人工蛋白质。     

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。     

分子伴侣

分子伴侣是最近十几年才发现的一类非常保守的蛋白家庭。它与酶的作用方式类似，能和某些不同的多肽链非特异性结合，催化介导蛋白质特定构象的形成，参与体内蛋白质的折叠、装配和转运，但又不构成其结构的一部分。这类保守的蛋白家族大致可分为四类，广泛存在于生物体中。其中研究得最多的是热休克蛋白。实际上，分子伴侣是一种蛋白质分子构象的协助者，主要参与蛋白质次级结构的形成。     

GroEL的耗能分子伴侣机制

双环结构Gro EL及其辅分子伴侣Gro ES是目前研究得最深入的分子伴侣.然而,Gro EL/Gro ES帮助蛋白质折叠的一些关键理化机制,尤其是水解ATP,Gro EL发生构象改变,能否主动调节蛋白质错误折叠中间体的构象,以促进错误折叠中间体的复性,仍然存在争议.结合本研究组近年的工作,作者着力介绍Gro EL促进蛋白质折叠的主动解折叠机制.     

以Ca-Ca距离为基础的构象空间的可视化研究

蛋白质结构构象呈现明显的规律,研究其在特定构象空间的分布对蛋白质结构预测和模拟具有重要意义。本文以449个非冗余的高分辨串蛋白质结构为材料,以Ga-Ga距离向量代表蛋白质片段。然后利用主成分分析方法,建立蛋白质片段构象空间的可视化构图,并且单个蛋白质分子可以映射到该空间形成一个顺序连接的路径。从而,可以很直观的分析各长度片段（4-9个残基的片段）的分布情况及其内在的连接关系。图形显示了明显的聚集性,以及各种类型片段与二级结构明显的对应关系。     

分子伴侣 SecB 基因和人淋巴毒素基因在大肠杆菌中的共表达

分子伴侣ＳｅｃＢ基因和人淋巴毒素基因在大肠杆菌中的共表达周颖张青殷长传宋大新陈永青（复旦大学微生物学系和遗传研究所上海２００４３３）分子伴侣（Ｃｈａｐｅｒｏｎｅ）是细胞内催化及维持其他蛋白质正确构象的一类蛋白质分子［１,２］。研究表明,分子伴...     

以Cα-Cα距离为基础的构象空间的可视化研究

蛋白质结构构象呈现明显的规律,研究其在特定构象空间的分布对蛋白质结构预测和模拟具有重要意义.本文以449个非冗余的高分辨率蛋白质结构为材料,以Cα-Cα距离向量代表蛋白质片段.然后利用主成分分析方法,建立蛋白质片段构象空间的可视化构图,并且单个蛋白质分子可以映射到该空间形成一个顺序连接的路径.从而,可以很直观的分析各长度片段(4～9个残基的片段)的分布情况及其内在的连接关系.图形显示了明显的聚集性,以及各种类型片段与二级结构明显的对应关系.     

DNA超螺旋构象的理论研究

本文总结了近年来描述DNA超螺旋结构的基本关系式和各种参量,综述了计算超螺旋的几何参数,定量分析DNA分子与蛋白质结合时的特殊构象,以及基于物理模型解释和预见精确的超螺旋空间构象等方面的理论研究进展。     

蛋白质-蛋白质分子对接方法中分子柔性处理与近天然结构筛选的研究

蛋白质-蛋白质分子对接方法是研究蛋白质分子间相互作用与识别的重要理论方法。该方法主要涉及复合物结合模式的构象搜索和近天然结构的筛选两个问题。在构象搜索中,分子柔性的处理是重点也是难点,围绕这一问题,近年来提出了许多新的方法。针对近天然结构的筛选问题,目前主要采用三种解决策略:结合位点信息的利用、相似结构的聚类和打分函数对结构的评价。本文围绕以上问题,就国内外研究进展和本研究小组的工作作详细的综述,并对进一步的研究方向进行了展望。     

神经变性构象病及其分子基础

构象病的概念被广泛用于命名与蛋白质的构象异常相关的疾病。随着生命科学的进步,人们对神经变性疾病发病的分子机制有了较好的认识,发现几乎所有的此类疾病,诸如阿尔采末病（AD）、帕金森病（PD）、亨廷顿病（HD）以及朊蛋白病（PrD）等都具有一个共同的特征,即病变细胞中蓄积有大量错误折叠并易于聚合的蛋白质,这符合构象病的特点,所以又派生了神经变性构象病的新概念。近年来,人们在神经变性构象病的蛋白质错误折叠和聚合以及其细胞毒性方面的认识越来越走向深入,这将对寻找有效的治疗方法起到极大的推动作用。     

应用死端排除法考虑分子对接中的侧链柔性

假设分子对接面的紧密堆积类似于蛋白质内部的紧密堆积,因此用于蛋白质内部的侧链构象预测方法,如死端排除法,可应用于分子对接面内的侧链构象预测。应用９个晶体结构对这一假设进行检验。结果表明假设基本正确。对２个蛋白酶和抑制剂的应用比较成功。９个配体中的７个有正确的均方根差的趋势。还发现受体结构的柔性较小,说明由于对接面的紧密堆积产生的侧链构象变化很小。根据这些结果,提出一个新的分子对接流程图,即在刚体对     

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.     

应用死端排除法考虑分子对接中的侧链柔性

假设分子对接面的紧密堆积类似于蛋白质内部的紧密堆积,因此用于蛋白质内部的侧链构象预测方法,如死端排除法,可应用于分子对接面内的侧链构象预测。应用９个晶体结构对这一假设进行检验,结果表明假设基本正确。对２个蛋白酶与抑制剂的应用比较成功。９个配体中的７个有正确的均方根差的趋势。还发现受体结构的柔性较小,说明由于对接面的紧密堆积产生的侧链构象变化很小。根据这些结果,提出一个新的分子对接流程图,即在刚体对接后加入对接面中氨基酸残基的侧链构象预测。对一个蛋白酶与抑制剂的复合结构的应用表明对接中的正确解的信号与噪音比相对错误解增加了。     

HSP70分子伴侣系统研究进展

综述了HSP70分子伴侣系统的晶体结构、功能及作用机理方面的研究进展.HSP70分子伴侣能够帮助细胞内新生蛋白的折叠和跨膜运输、蛋白质多聚体结构的装配和解装配,并能在胁迫下维持蛋白质的特殊构象,防止未折叠的蛋白质变性和使聚集的蛋白质溶解复性.所有这些活性均依赖于ATP调节的HSP70与底物蛋白中的疏水片段的相互作用.     

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。     

全合成白喉菌苗的成功免疫

<正>以合成方法来预防接种以取代经典菌苗或发展菌苗的目标尚未奏效。目标中的菌苗应含有合成的特异性抗原决定簇和适宜的佐剂。就蛋白质抗原而言,分子的空间构象对其特异性是极为重要的。我们很早就提出,将类似鸡蛋白溶菌酶的免疫性强的构象从属