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     

蛋白质结构与功能中的结构域

结构域是蛋白质亚基结构中的紧密球状区域.结构域作为蛋白质结构中介于二级与三级结构之间的又一结构层次,在蛋白质中起着独立的结构单位、功能单位与折叠单位的作用.在复杂蛋白质中,结构域具有结构与功能组件与遗传单位的作用.结构域层次的研究将会促进蛋白质结构与功能关系、蛋白质折叠机制以及蛋白质设计的研究.     

革兰氏阳性菌蛋白结构域特征分析

结构域是蛋白质序列中具有独特功能的区域,这些区域影响着蛋白质的功能,因此研究结构域的特征对于了解蛋白质功能很有帮助。构建革兰氏阳性菌蛋白质4个亚细胞位置数据集,对该数据集中的蛋白质进行结构域的搜索和功能分析,找到了革兰氏阳性菌的细胞壁、细胞质、细胞膜和细胞外四个蛋白质区域的结构域。分析这四个位置结构域的功能并在PDBsum数据库中找到了这些结构域的二级结构和三级结构图,利用这些特征信息可以更深入的了解革兰氏阳性菌蛋白质的结构和功能。     

蛋白质的结构域

随着蛋白质化学技术及重组DNA技术的迅速发展,已有成千上万的蛋白质结构被阐明,包括分子量在数10万以上的蛋白质,从而提供了大量有关蛋白质结构的信息,并从中发现结构复杂的蛋白质实际上是由几种不同的结构域所组成,每一结构域承担其一定的功能,由于每一结构域的协同作用,从而体现了蛋白质总的生物功能。实际上可把每一结构域看作为一个“零件”,最后进行组装。今天我们对蛋白质结构的了解,已不再满足于它们单纯的氨基酸序列,而是要探究它们究竟是由哪些“零件”,即哪些结构域所组装的,各自承担哪些功能。一般情况下功能愈复杂的蛋白质,其结构也相对地较复杂,分子内的结构域也就愈多。     

淀粉蔗糖酶AcAS的工作机理研究与稳定性改造

目的:对新发现的一种新型淀粉蔗糖酶AcAS的结构功能进行深入讨论。方法:用同源模建方法构建AcAS的三维结构;用高斯网络模型和各项异性网络模型,对其功能型运动和工作机理进行预测;利用迭代高斯网络模型方法对其去折叠路径进行预测;根据去折叠路径预测及折叠自由能计算结果设计突变体。结果:模建结果表明,AcAS结构与淀粉蔗糖酶NpAS的结构更相似;AcAS有扭转运动的趋势,其中AcAS的N/C结构域运动性较强,而催化核心的运动性较弱;根据去折叠路径预测,发现N、B和C结构域较易去折叠;通过自由能计算,针对上述3个结构域设计了5株突变体。结论:构建了AcAS的三维结构模型并根据模型探讨了其工作机理;根据去折叠路径预测及折叠自由能计算结果,对AcAS的稳定性改造提出了有益的建议。     

BAR结构域蛋白质的功能

近期对果蝇双载蛋白(amphiphysin)BAR结构域晶体结构的报道,使得BAR结构域研究成为热点。虽然在序列水平上保守性较低,但双载蛋白的BAR结构域与Arfaptin 2的GTP酶结合结构域在结构上极为相似。通过对两种蛋白质的BAR结构域同源序列进行检索分析,发现了大量含BAR结构域相关蛋白质。研究发现,BAR结构域蛋白质多数都参与细胞内物质转运及胞吞作用;BAR结构域不仅可以通过其二聚化基元感知和诱导膜的弯曲,而且某些蛋白质的BAR结构域还具有与小GTP酶结合的功能。     

蛋白质结构域研究进展简述

蛋白质是由结构域组成的,结构域是蛋白质结构、功能和进化的单位。结构域通过复制和组合可以形成新的蛋白质,不同结构域间的组合分布并不符合随机模型,而是表现出有些结构域组合能力非常强,有些却很少与其他结构域组合的模式。为了研究结构域的这一组合特性,人们建立了结构域共出现网络。就结构域的定义、常用的结构域数据库以及杂凑性结构域进行了介绍,供感兴趣的初学者参考。     

人类Cornulin蛋白S100结构域钙依赖的多聚化能有效减少细胞的损伤

在哺乳动物中发现一类新的能够抵制环境压力和保持组织完整性的应激蛋白.含有S100钙结合结构域的Cornulin(CRNN)是这类蛋白质之一,它在人类食管鳞状上皮细胞中高表达,而在食管鳞状上皮细胞癌中却低表达,它能抑制脱氧胆酸诱导的细胞损伤.S100结构域在CRNN的功能上具有重要作用.为了进一步探讨CRNN S100结构域的生物学特性,克隆、表达、纯化了该结构域,证明其折叠正确,适合用于生物物理和生物化学特性的研究.更为重要的是,通过核磁共振、凝胶过滤层析、超速离心、质谱和蛋白质交联分析,发现S100结构域具有钙依赖的多聚性质,而多聚体的形成更有利于保护细胞免受脱氧胆酸和乙醇的损伤.上述结果表明,S100结构域是CRNN发挥功能的关键结构域,它可以通过多聚化更好地保护细胞.该工作将进一步揭示S100结构域的生物学功能.     

Deafl的功能结构域分析和预测

目的分析转录因子Deafl的功能结构域并预测其功能。方法利用现有的数据库和软件对Deafl的转录因子结构域,核定位信号及和输出信号进行分析和预测。结果Deafl含有一个保守的SAND结构域及一个能介导蛋白质一蛋白质相互作用的MYND结构域;有核定位信号和核输出信号;在其N端还有一个富含丙氨酸结构域。结论Deafl除有典型转录因子必需的功能结构域之外,可能还有不止一个结构域能介导与其它蛋白质因子的相互作用,这对Deafl调控外周组织抗原表达至关重要。     

炭疽致死因子的结构域及功能

致死因子(lethal factor, LF)是一种能水解丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)家族的金属蛋白酶,是炭疽毒素(toxin)的重要成分之一。炭疽LF由四个结构域组成:结构域Ⅰ主要负责与保护性抗原(protective antigen, PA)结合;结构域Ⅱ是主要功能区域;结构域Ⅲ具有高度可变性且能与底物特异性结合;结构域Ⅳ含有锌离子结合序列,发挥蛋白质的毒性作用。现就炭疽LF各个结构域的结构和功能,以及部分结构域中残基突变后对该蛋白质毒力的影响作一概述。     

蛋白质PX结构域的结构和功能

本文重点介绍了近年不断发现的许多蛋白质结构中含有一个特异的结构域（hox homolog)－PX结构域。蛋白质通过PX结构域与膜肌醇磷脂结合靶蛋白质结合到细胞膜上,然后发挥蛋白质的各自功能。现已鉴定含PX结构域的蛋白质约有100多种,这些蛋白质参与蛋白质转运和信号转导。     

PDZ结构域的结构特点及其识别特异性配体的机制

PDZ结构域作为介导蛋白质之间相互作用的重要结构域之一,参与到细胞内运输、离子通道、以及各种信号传导通路等多种生物学过程.PDZ结构域是由80~100个氨基酸组成的小的球状结构域,对某些多PDZ结构域蛋白来说,需要一前一后形成串联体才能正确折叠.另外,PDZ结构域相互之间也可以形成同源或异源二聚体.这些PDZ结构域的突出特点是能特异性地识别配体靶蛋白C末端短的氨基酸序列,但有些也能识别靶蛋白的内部β发夹结构.而一些支架蛋白的PDZ结构域与细胞膜上脂类的相互作用则增加了其与膜的亲和性.本文简要概括了PDZ结构域的结构特点及其对配体的各种特异性识别的机制,从而为研究各种PDZ蛋白的功能提供了结构基础.     

植物同源结构域指蛋白在拟南芥等十字花科植物春化作用途径中的功能

春化低温处理可以使拟南芥等十字花科植物提前开花,该过程中涉及到一个重要的植物同源结构域指(PHD-finger)蛋白VERNALIZATION INSENSITIVE3(VIN3)。PHD-finger结构域是真核生物中一种进化保守的锌指结构域,通常参与蛋白质之间的相互作用,特别是对核小体组蛋白进行甲基化、乙酰化、磷酸化等修饰。在春化处理过程中,VIN3及其同源基因编码的蛋白都具有PHD-finger结构域,该结构域通过对开花抑制基因FLOWERING LOCUS C染色质组蛋白进行H3K9、H3K27甲基化、H3K9和H3K14去乙酰化等修饰,调节FLC染色质结构状态,使其从松弛状态转变为高度凝缩状态而关闭其功能,从而影响FLC转录活性进而促进开花。以下综述了拟南芥等十字花科植物春化作用途径中PHD-finger蛋白的功能,并且概述了春化作用机制。     

大鼠MUPP1蛋白PDZ8结构域的生化及晶体结构特性

多重PDZ结构域蛋白1型（MUPP1）是一种存在于上皮细胞和神经细胞内含有13个PDZ结构域的重要支架蛋白.在上皮细胞中,MUPP1蛋白在紧密连接结构的形成和上皮细胞的极化过程中发挥重要作用.而在中枢神经系统中,MUPP1基因的1个提前终止突变导致了其最后12个PDZ结构域的缺失,以及严重的先天性脑积水.此外,MUPP1蛋白的表达水平与酒精依赖性和药物戒断的严重性也具有显著的相关性.因此,对MUPP1蛋白所含的PDZ结构域进行纯化和性质鉴定,将有助于深入研究MUPP1蛋白的功能和分子机制.在本文研究中,利用亲和纯化和分子筛技术,对大鼠来源的MUPP1蛋白的第8个PDZ结构域进行了表达和纯化.多角度激光光散射的数据表明: MUPP1-PDZ8结构域在溶液中为单体,分子量为16.4 kD.圆二色谱结果表明,MUPP1-PDZ8结构域具有较好的二级结构折叠,测得其熔解温度为71.6摄氏度,暗示该PDZ结构域在溶液中非常稳定.最后,MUPP1-PDZ8结构域的晶体结构显示,该结构域属于I 型PDZ 结构域,包含3个α螺旋和6个β折叠.其中GLGL模块、β折叠B上的1 351位亮氨酸,以及α螺旋B上的1 405位异亮氨酸/1 398位组氨酸形成的PDZ结合口袋,可以特异性地与其目标蛋白质的羧基末端相结合.综上所述,本文的研究提供了MUPP1-PDZ8结构域的生化特性,以及该结构域与其目标蛋白质相互作用的分子机制,这将为MUPP1蛋白的功能研究提供生物化学与结构生物学的理论基础.     

CUEDC2中CUE结构域的表达纯化及结构初探

目的:建立CUEDC2中CUE结构域的原核表达系统,获得13C、15N同位素标记的CUE结构域蛋白质,以用于结构生物学研究。方法:利用分子生物学方法将CUE结构域编码序列构建到pET-28a原核表达系统,表达和纯化13C、15N标记的重组蛋白;用SDS-PAGE等方法对其进行鉴定。结果:目的蛋白经SDS-PAGE和MALDI-TOF/MS检测,相对分子质量正确,圆二色谱和核磁共振波谱结果显示目的蛋白折叠良好。结论:获得了高浓度、高纯度、折叠良好的CUE结构域标记蛋白质,利于进一步的结构生物学研究。     

人类蛋白质结构互作网络——结构域对网络拓扑与蛋白质功能的影响

高通量的蛋白质互作数据与结构域互作数据的出现,使得在蛋白质组学领域内研究人类蛋白质结构互作网络,进一步揭示蛋白质结构与功能间的潜在关系成为可能.蛋白质上广泛分布的结构域被认为是蛋白质结构、功能以及进化的基本功能单元.然而,结合蛋白质的结构信息(例如蛋白质结构域数目、长度和覆盖率等)来研究这些表象后的内部机制仍然面临着挑战.将蛋白质分为单结构域蛋白质与多结构域蛋白质,并进一步结合蛋白质互作信息与结构域互作信息构建了人类蛋白质结构互作网络;通过与人类蛋白质互作网络进行比较,研究了人类蛋白质结构互作网络的特殊结构特征;对于单结构域蛋白质与多结构域蛋白质,分别进行了功能富集分析、功能离散度分析以及功能一致性分析等.结果发现,将结构域互作信息综合考虑进来后,人类蛋白质结构互作网络可以提供更多的单纯的蛋白质互作网络无法提供的细节信息,揭示蛋白质互作网络的复杂性.     

大鼠MUPP1蛋白PDZ8结构域的生化及晶体结构特性（英文）

多重PDZ结构域蛋白1型(MUPP1)是一种存在于上皮细胞和神经细胞内含有13个PDZ结构域的重要支架蛋白.在上皮细胞中,MUPP1蛋白在紧密连接结构的形成和上皮细胞的极化过程中发挥重要作用.而在中枢神经系统中,MUPP1基因的1个提前终止突变导致了其最后12个PDZ结构域的缺失,以及严重的先天性脑积水.此外,MUPP1蛋白的表达水平与酒精依赖性和药物戒断的严重性也具有显著的相关性.因此,对MUPP1蛋白所含的PDZ结构域进行纯化和性质鉴定,将有助于深入研究MUPP1蛋白的功能和分子机制.在本文研究中,利用亲和纯化和分子筛技术,对大鼠来源的MUPP1蛋白的第8个PDZ结构域进行了表达和纯化.多角度激光光散射的数据表明:MUPP1-PDZ8结构域在溶液中为单体,分子量为16.4 k D.圆二色谱结果表明,MUPP1-PDZ8结构域具有较好的二级结构折叠,测得其熔解温度为71.6摄氏度,暗示该PDZ结构域在溶液中非常稳定.最后,MUPP1-PDZ8结构域的晶体结构显示,该结构域属于I型PDZ结构域,包含3个α螺旋和6个β折叠.其中GLGL模块、β折叠B上的1 351位亮氨酸,以及α螺旋B上的1 405位异亮氨酸/1 398位组氨酸形成的PDZ结合口袋,可以特异性地与其目标蛋白质的羧基末端相结合.综上所述,本文的研究提供了MUPP1-PDZ8结构域的生化特性,以及该结构域与其目标蛋白质相互作用的分子机制,这将为MUPP1蛋白的功能研究提供生物化学与结构生物学的理论基础.     

假激酶结构域的结构与功能

近年来在多种蛋白质结构中发现一个特定的结构域,假激酶结构域。假激酶结构域由于缺少一些对于激酶催化活性绝对必要的氨基酸残基而不具有激酶催化活性。以往同源建模的结果表明,一些假激酶结构域与激酶催化结构域的结构相似。已有的研究表明,蛋白质假激酶结构域一般可通过与激酶催化结构域相互作用而调节激酶的活性。     

密码结构域及其功能表现

能组织成超级结构的各种序列组块,因其具有特定一级序列、或者具有某种卷曲的螺旋构象和某种非β螺旋结构,可以作为有特异功能的结构域、被特异的结合蛋白质识别和结合,因而可称为密码结构域,密码结构域作为特异的分子相互作用和过程的遗传指令,参与细胞周期的各种事件乃至发育和分化过程中基因有区别的表达.     

Globin-like蛋白质折叠类型识别

蛋白质折叠类型识别是蛋白质结构研究的重要内容.以SCOP中的Globin-like折叠为研究对象,选择其中序列同一性小于25%的17个代表性蛋白质为训练集,采用机器和人工结合的办法进行结构比对,产生序列排比,经过训练得到了适合Globin-like折叠的概形隐马尔科夫模型(profile HMM)用于该折叠类型的识别.以Astrall.65中的68057个结构域样本进行检验,识别敏感度为99.64%,特异性100%.在折叠类型水平上,与Pfam和SUPERFAMILY单纯使用序列比对构建的HMM相比,所用模型由多于100个归为一个,仍然保持了很高的识别效果.结果表明:对序列相似度很低但具有相同折叠类型的蛋白质,可以通过引入结构比对的方法建立统一的HMM模型,实现高准确率的折叠类型识别.