二聚体蝎钠通道毒素的1.4(A)分辨率晶体结构:反常非脯氨酸顺式肽键及其内在结构因素

报道了以二聚体存在的dimo-BmK M1的1．4A分辨率晶体结构．蛋白质中的肽键是局部双键,不可旋转,因此具有顺式（cis）和反式（trans）两种构型,它们不能通过旋转操作相互转换．非脯氨酸顺式肽键是指形成该肽键的氨基是由脯氨酸以外的氨基酸提供的（Xaa-nonPro）,这类肽键的顺式构型的自由能远比反式高,因此极少出现在天然蛋白质结构中．事实上,在长时间中,多肽链的“反式肽键连接”被视为蛋白质结构的一条基本规则,把顺式肽键视为不可能．随着高分辨率精确蛋白质结构数量的增加,近年来有详细的统计分析揭示,非脯氨酸顺式肽键（Xaa-nPro）在蛋白质结构中出现的几率为0．03％～0．05％,而且大多存在于功能敏感的结构区域,可能具有重要意义．但由于所用的基本结构数据都来自晶体结构,对这种反常肽键是否由结晶环境影响而形成,存在疑问．此前曾在以单体形式存在的蝎神经毒素mono-BmK M1的高分辨率结构中发现其中肽键Pr09-His10是非脯氨酸顺式肽键,并详细分析了其结构．功能意义．以二聚体存在的dimo-BmK M1的1．4A分辨率晶体结构表明,它与mono．BmK M1有不同的空间群、不同的分子堆积方式,不同的晶体环境．结构模型被高度精化,Rcryst达到0．109．dimo-BmK M1结构显示,在不对称单位中的两个M1分子在同一位置（残基9．10之间）都清晰地存在顺式肽键．立体化学分析显示,这一肽键的几何参数和局部结构与mono．BmK M1中的（9．10）顺式肽键基本相同．这一结果表明,非脯氨酸顺式肽键9．10的存在与结晶环境无关,是BmK M1分子的固有结构特征．在此基础上,综合分析了与顺式、反式肽键相关的结构元素,发现与残基（8．19）序列模体-KPXNC-（X为任意氨基酸）所决定的特征回折结构可能是分子内在的主要结构因素,其中第8位残基是Lys或Asp对决定肽键是顺式还是反式有关键作用．近来的突变实验及其晶体结构测定已证实,Lys8／Asp8是（9-10）肽键顺式／反式异构的结构开关,它们对该类分子与不同种属钠通道作用的专一选择性具有重要作用．通过BLAST搜索,发现在其他18个蛋白质中也存在相同的序列模体．KPXNC-,推测在这些蛋白质的相应肽键位置也可能存在反常的脯氨酸顺式肽键。     

二聚体蝎钠通道毒素的1.4 分辨率晶体结构:反常非脯氨酸顺式肽键及其内在结构因素(英文)

报道了以二聚体存在的dimo-BmKM1的1.4!分辨率晶体结构.蛋白质中的肽键是局部双键,不可旋转,因此具有顺式(cis)和反式(trans)两种构型,它们不能通过旋转操作相互转换.非脯氨酸顺式肽键是指形成该肽键的氨基是由脯氨酸以外的氨基酸提供的(Xaa-nonPro),这类肽键的顺式构型的自由能远比反式高,因此极少出现在天然蛋白质结构中.事实上,在长时间中,多肽链的“反式肽键连接”被视为蛋白质结构的一条基本规则,把顺式肽键视为不可能.随着高分辨率精确蛋白质结构数量的增加,近年来有详细的统计分析揭示,非脯氨酸顺式肽键(Xaa-nPro)在蛋白质结构中出现的几率为0.03%～0.05%,而且大多存在于功能敏感的结构区域,可能具有重要意义.但由于所用的基本结构数据都来自晶体结构,对这种反常肽键是否由结晶环境影响而形成,存在疑问.此前曾在以单体形式存在的蝎神经毒素mono-BmKM1的高分辨率结构中发现其中肽键Pro9-His10是非脯氨酸顺式肽键,并详细分析了其结构-功能意义.以二聚体存在的dimo-BmKM1的1.4"分辨率晶体结构表明,它与mono-BmKM1有不同的空间群、不同的分子堆积方式,不同的晶体环境.结构模型被高度精化,Rcryst达到0.109.dimo-BmKM1结构显示,在不对称单位中的两个M1分子在同一位置(残基9-10之间)都清晰地存在顺式肽键.立体化学分析显示,这一肽键的几何参数和局部结构与mono-BmKM1中的(9-10)顺式肽键基本相同.这一结果表明,非脯氨酸顺式肽键9-10的存在与结晶环境无关,是BmKM1分子的固有结构特征.在此基础上,综合分析了与顺式、反式肽键相关的结构元素,发现与残基(8-19)序列模体-KPXNC-(X为任意氨基酸)所决定的特征回折结构可能是分子内在的主要结构因素,其中第8位残基是Lys或Asp对决定肽键是顺式还是反式有关键作用.近来的突变实验及其晶体结构测定已证实,Lys8/Asp8是(9-10)肽键顺式/反式异构的结构开关,它们对该类分子与不同种属钠通道作用的专一选择性具有重要作用.通过BLAST搜索,发现在其他18个蛋白质中也存在相同的序列模体-KPXNC-,推测在这些蛋白质的相应肽键位置也可能存在反常的脯氨酸顺式肽键.     

马氏钳蝎中性神经毒素BmK M4 0.20nm晶体结构测定

BmKM4是一种中性蝎神经毒素,在BmK系列中具有中等毒性,属GroupⅢα-型毒素.纯化样品结晶为六方晶体,空间群为P61.运用X射线衍射分析技术,通过分子置换法在0.20nm分辨率水平测定了BmKM4晶体结构,并对模型结构进行了修正.最后的晶体学R因子为0.142,自由R因子为0.173,模型的标准键长偏差为0.0015nm,标准键角偏差为1.753°.在一个不对称单位里加入了64个水分子.精化的结构显示第10位残基含有1个反常的非脯氨酸顺式肽键.将精化后的结构与GroupⅡα-型蝎毒素BmKM8(酸性弱毒素)的结构进行比较,并以此为基础讨论该cis肽键可能的结构意义.     

基于异肽键连接的分子粘合剂研究进展

异肽键分子粘合剂是多肽链中的赖氨酸(Lys)残基和天冬酰胺或天冬氨酸(Asn/Asp)残基侧链自发结合形成的不可逆共价键,具有良好的特异性和稳定性。该反应可在极短的时间完成,且不需要特定的理化环境和催化剂。文中结合近年来国内外学者对异肽键分子粘合剂的研究进展,综述了异肽键分子粘合剂的来源、类型、形成机制及其介导的分子环化和蛋白拓扑结构,并讨论了其在合成疫苗、水凝胶和细菌纳米生物反应器等领域的应用前景。     

Ydj1p二聚体中β14~β15与domain-III分离的拉伸分子动力学模拟研究

分子伴侣Hsp40是一种以二聚体的形式调控非天然多肽折叠的热激蛋白。本文通过拉伸分子动力学研究了酵母Hsp40家族成员Ydj1p二聚体中β14-β15与domain-Ⅲ的分离过程,深入探讨了影响Ydj1p二聚体稳定性的重要残基和相互作用力。研究表明,残基Thr366、Asp368、Cys370、Leu372和Phe375在Ydj1P二聚体的形成过程中发挥着重要的作用。其中,β14-β15中的残基Thr366和Asp368分别通过与domain-Ⅲ内的残基Asp291、Trp292和Trp292、Lys294之间形成的氢键,Asp368通过与domain-Ⅲ内的残基Lys314形成盐桥,Cys370、Leu372和Phe375则是通过与domain-Ⅲ形成疏水作用力来稳定Ydj1p二聚体结构。     

樟叶越桔熊果苷合成酶基因VdAS1的克隆及序列分析

根据樟叶越桔(Vaccinium dunalianum)叶芽转录组测序获得的熊果苷合成酶基因Vd AS1部分EST序列设计引物,结合RACE-PCR技术获得Vd AS1基因全长1 577 bp c DNA序列。其完整的开放阅读框推测编码由475个氨基酸残基组成的Vd AS1蛋白,理论相对分子量为52.22 k D,等电点p I=5.74,负电荷残基(Asp+Glu)总数为53个,正电荷残基(Arg+Lys)总数为45个,不稳定系数为37.93,属稳定性蛋白质。生物信息学分析表明Vd AS1与枸杞的糖基转移酶相似率高达74%,其二级结构主要构件为α-螺旋和随机卷曲,不存在跨膜区,属于亲水性蛋白质,并结合信号肽预测结果推测Vd AS1直接锚定在细胞基质中行使功能。该研究为后期Vd AS1的异源表达和功能研究奠定了基础。     

预测蛋白质—蛋白质复合物结构的软对接算法

提出了一种有效的软对接算法 ,用于在已知受体和配体三维结构的条件下预测蛋白质 蛋白质复合物的结构。该算法的分子模型基于Janin提出的简化蛋白质模型 ,并在此基础上有所改进。对蛋白质分子表面的柔性氨基酸残基Arg、Lys、Asp、Glu和Met进行了特殊处理 ,通过软化分子表面的方式考虑了它们的侧链柔性。采用双重过滤技术来排除不合理的对接结构 ,此过滤技术是以复合物界面几何互补性和残基成对偏好性为标准提出的。对所得到的构象进行能量优化 ,之后用打分函数对这些结构进行排序 ,挑选出与复合物天然结构接近的构象。该打分函数包括静电、疏水和范德华相互作用能。用此算法对 2 6个复合物进行了结构预测 ,均找到了近天然结构 ,其中有 2 0个复合物的近天然结构排在了前 10位。改进的分子模型可以在一定程度上描述蛋白质表面残基侧链的柔性 ;双重过滤技术使更多的近天然结构保留下来 ,从而提高了算法成功预测的可能性 ;打分函数可以较合理地评价对接结构。总之 ,此种软对接算法能够对蛋白质分子识别的研究提供有益的帮助。     

樟叶越桔熊果苷合成酶基因VdAS1的克隆及序列分析?

根据樟叶越桔( Vaccinium dunalianum)叶芽转录组测序获得的熊果苷合成酶基因VdAS1部分EST序列设计引物,结合RACE￣PCR技术获得VdAS1基因全长1577 bp cDNA序列。其完整的开放阅读框推测编码由475个氨基酸残基组成的VdAS1蛋白,理论相对分子量为52?22 kD,等电点pI＝5?74,负电荷残基( Asp＋Glu)总数为53个,正电荷残基( Arg＋Lys)总数为45个,不稳定系数为37?93,属稳定性蛋白质。生物信息学分析表明VdAS1与枸杞的糖基转移酶相似率高达74％,其二级结构主要构件为α￣螺旋和随机卷曲,不存在跨膜区,属于亲水性蛋白质,并结合信号肽预测结果推测VdAS1直接锚定在细胞基质中行使功能。该研究为后期VdAS1的异源表达和功能研究奠定了基础。     

人类红细胞膜带3蛋白C端域Lys892～Phe895在Cl-转运过程中作用的研究

采用酵母表面展示系统,表达带3蛋白膜段结构域(Gln404～Val911)至酵母细胞膜,功能研究表明,表达后的膜段结构域具有离子转运的活性,同时,带3蛋白抑制剂4,4′-二异硫氰-2,2′-二黄酸芪(DIDS)能够抑制其离子转运的功能.利用PCR方法,以pFAST-Bac-mdb3为模板扩增出带3蛋白膜段结构域的4种截断突变体,分别去除带3蛋白C端域后4个(Ala908～Val911)、16个(Asp896～Val911)、20个(Lys892～Val911)、32个(Asn880～Val911)氨基酸序列,测序后将其克隆至表达载体pYD1上,构建酵母表达质粒pYD1-Trunc4、pYD1-Trunc16、pYD1-Trunc20和pYD1-Trunc32,诱导4组突变体的蛋白质表达.然后测定Cl^-的转运活性,结果发现去除后20个(Lys892～Val911)氨基酸残基后,离子转运活性明显下降,而去除后32个(Asn880～Val911)后,离子转运没有进一步下降,说明Lys892～Phe895 4个氨基酸残基在带3蛋白的离子转运过程中发挥重要作用.     

脯氨酰内肽酶研究进展

脯氨酰内肽酶(prolyl endopeptidase,PEP)［EC3.4.21.26］是一种能特异性水解多肽链中脯氨酸残基羧基端肽键的丝氨酸蛋白酶,能降解许多多肽类神经递质和激素,其活性的异常会引起精神、认知过程的障碍.一些PEP的专一性抑制剂(如JTP-4819)显示在莨菪胺引起的小鼠记忆障碍模型中有改善记忆的药理作用.猪肌肉PEP晶体结构的解析推动了PEP的研究.