蛋白质和核酸动力学的计算机模拟

近几年,核酸和蛋白质内部的动力学已成为广泛引起人们兴趣的课题。为了说明生物大分子结构和功能的关系,不仅需要了解原子的平均位置,而且也需要知道原子位移随时间的涨落。大量实验表明生物大分子结构不仅有刚性而且存在柔性,而且这种柔性与生物大分子作用机制有密切关系。最近X射线晶体衍射关于蛋白质温度因子的研究,在各向同性和谐振的假设下,已能估计出这种涨落的数值,核磁共振,荧光去偏振,激光拉曼光谱等实验也说明     

计算生物大分子溶剂可及表面积的快速算法

提出了一种新的计算生物大分子溶剂可及表面的算法。这种算法由“立方体算法（ｃｕｂｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ）”发展而来，运用二级网格方法建立了水合原子的立方体剖分数据库，大大提高了计算速度，而且可以通过调节格子的大小来选择合适的计算精度，适用于需要进行大量可及表面计算的蛋白质分子结构预测和模拟。     

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     

细胞内的大分子拥挤环境

所有的细胞中都存在着大量的蛋白质、核酸、多糖等各种生物大分子,它们大约占用细胞容积的20%～30%,总浓度高达80～200 g/L,因此任何一种大分子都处于一个充满其他大分子的拥挤环境中. 对源于排斥容积效应的拥挤理论分析表明它对所有大分子之间的反应在热力学和动力学上都有很大的影响. 可是以往人们在体外研究生物大分子的性质和相互作用时几乎都忽略了这样一个细胞大分子拥挤的实际环境. 最近几年建议把大分子拥挤与pH、离子强度和溶液组成等一样作为常规因素来研究生物大分子的呼声很高,在体系中添加大分子拥挤试剂以在体外模拟细胞内环境研究蛋白质折叠已有一些实验报道.     

核磁共振波谱应用于结构生物学的研究进展

综述了核磁共振波谱在结构生物学研究中的进展。在溶液中测定生物大分子的结构,分子大小的限制正被减少,尽管新结构的测定仍然需要付出比较大的努力。核磁共振是一个有效的手段,可用于研究在许多细胞过程中存在的弱的或者瞬态的蛋白质-蛋白质相互作用。结构的柔性在蛋白质分子功能中起了中心作用。由于最近方法学的发展,使NMR可以表征蛋白质的动力学,从而可以对分子机制有新的认识。核磁共振波谱可以在原子分辨率下表征无序的蛋白质系统,可以研究折叠路径。跨膜蛋白在细胞中起了关键作用,这使它们成为药物的靶标。应用液体和固体核磁共振技术已经成功测定了跨膜蛋白质的结构。     

结构生物学专题序言

<正>结构生物学是一门研究生物大分子的三维空间结构、动态过程和生物学功能的交叉性学科,结构生物学研究可以提供生物大分子在原子分辨率水平的原子坐标、相互作用的细节信息以及生物大分子在行使其功能时的动态变化,这些结构信息与功能研究相结合,不仅能促进人们对生物大分子的生物功能和分子机理的认识,阐述重要的生物学问题,同时也能为探索与生物大分子功能失调相关疾病的发病机     

生物大分子与生命功能

生物大分子是生物体的重要组成成份,不但有生物功能,而且分子量较大,其结构也比较复杂。在生物大分子中除主要的蛋白质与核酸外,另外还有糖、脂类和它们相互结合的产物。如糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等。它们的分子量往往比一般的无机盐类大百倍或千倍以上。蛋白质的分子量在一万至数万左右,核酸的分子量有的竟达上百万。这些生物大分子的复杂结构决定了它们的特殊性质,它们在体内的运动和变化体现着重要的生命功能。如进行新陈代谢供给维持生命需要的能量与物质、传递遗传信息、控制胚胎分化、促进生长发育、产生免疫功能等等。     

膜色谱技术及其在生化快速分离分析中的应用

生物技术为人类提供越来越多的具有特殊疗效的生化药品,如干扰素、白细胞介素、细胞集落刺激因子等等。在科研及生产过程中,存在着大量的蛋白质、多肽和核酸等生物大分子的分析、分离和纯化工作,迫切需要高效、快速的分析、分离和制备方法,特别是用于临床的生化药品,不仅要达到很高的纯度,而且还要在分离过程中最大限度地保持其生物活性。据统计,生物工程产品的分离纯化成本占其全部成本的６０－８０％。国外在这方面正...     

磷烯纳米材料的生物毒性研究进展

磷烯,即单层黑磷（BP）,由于具有直接带隙、显著的结构和功能各向异性、高电荷载流子迁移率等,已经在生物医学、药物输送、生物传感、疾病的诊断和治疗等领域取得了很大的进展。和其他纳米材料相比,磷烯具有更优异的生物相容性和生物可降解性,在生物医药领域有很好的应用前景。虽然已有大量磷烯生物学效应的报道,但磷烯与生物大分子,如核酸、脂质、蛋白质之间相互作用的过程细节仍缺乏系统的研究。目前实验上无法观测磷烯与生物分子相互作用的动力学过程,分子模拟在获取精确动态结构方面具有独特的优势,被广泛应用于纳米材料和生物学领域。本文综述了近年来国内外利用计算机仿真和实验方法在磷烯纳米材料与蛋白质、脂质膜和DNA等生物大分子相互作用方面取得的最新研究进展,对磷烯生物毒性目前的研究进行了评述,并对未来需要解决的问题作了分析。本文将促进磷烯生物学效应的基础研究,也将推动磷烯纳米材料在生物医药领域的应用。     

生物大分子从头合成和设计的研究进展

生物大分子指生物体内存在的DNA、蛋白质、多糖等物质,其对生物体正常生命活动至关重要.从头合成和设计技术在生物大分子的合成和结构设计上具有自由度高、前体简单等特点,能够按照特定研究目的对生物大分子进行全新设计和高效合成.近年来,从头合成与设计技术在人造基因组合成、新型蛋白质类药物设计、糖缀合物合成等领域已开始受到重视.基于生物大分子从头合成和设计技术,可以定向制备全新设计的DNA或全新的基因表达产物,以及具有识别功能的糖链或糖缀合物,将大大推进诸如细胞因子模拟物、基因治疗递送载体等生物活性物质的开发,为人工生物系统的构建、罕见疾病的治疗等提供新的解决方法.本文就DNA、蛋白质和多糖的从头合成和设计进行了综述,阐述了相关方法及应用,最后概括分析了三者之间的关系.     

中国科学院生物物理研究所生物大分子开放研究实验室

生物大分子研究是当今生物学的前沿领域,主要包括三方面内容,蛋白质体系(包括酶),蛋白质—核酸体系(中心是分子遗传学),蛋白质—脂质体系(即生物膜)。它们的结构和功能涉及生命现象最本质的内容,与各个层次的重要生命活动密切相关。对生物大分子研究知识的积累,不仅成为生物学一些重要的新生长点的主要基础,同时为人类控制改造生物开辟了新途径。因此,已受到科学发达国家的高度重视。我国的生物大分于研究,在酶的作用机理、蛋白质空间结构、核酸以及生物膜等方面具有国内外公认的学术水平和雄厚的研究力量。为了在这发展迅速的研究领域做出更大成绩和     

糖生物学是研究生命现象的第三个里程碑——糖生物学专刊序言

生命现象的分子基础主要依赖于生物大分子及其相关的一些小分子。生物化学家一直认为：蛋白质和核酸是体现生命现象最重要的生物大分子。20世纪60年代左右,人们才认识到另一类由不同单糖组成的糖链是除蛋白质和核酸外体现生命现象的第三类生物大分子,糖链的研究已公认为继蛋白质和核酸的研究后探索生命奥秘的第三个里程碑。     

黑木耳多糖药理学研究进展

近几年来 ,随着分子生物学的发展 ,人们逐渐认识到 ,多糖、蛋白质与核酸一样是涉及生命活动本质的三类生物大分子之一。多糖 (Polysaccharides,PS)是一类具有广泛生物活性的生物大分子物质 ,又称多聚糖。 PS不仅是人体生命必需的成分 ,而且也存在于一切细胞膜结构中 ,并参与多种生命功能活动。真菌多糖主要存在于菌丝体细胞壁内并分泌于细胞外的高分子糖类化合物 ,一般由 10个分子以上的单糖通过糖苷键连接而成的高分子多聚物 [1]。早在 2 0世纪 50年代 Bradner等就提取了酵母多糖 ,2 0世纪 60年代日本对 10 0多种真菌进行了筛选 ,70年代…     

蛋白质晶体结构测定通用程序之一——差值帕特逊法确定蛋白质同晶型衍生物中重原子位置

多对同晶置换和反常散射法是目前测定生物大分子晶体结构的主要方法。这一方法可以概括为以下五个步骤; 1.培养出适用于衍射的蛋白质晶体。 2.制备两个以上与蛋白质母体同晶型的重原子衍生物。     

稻胚吸涨过程中生物大分子合成活性的顺序激活

用同位素前体标记吸涨不同时间的风干成熟稻胚以确定几种生物大分子合成的起始顺序。蛋白质合成在稻胚吸涨30 min即已开始,而RNA的大量合成则开始于吸涨7～8 h;在此之前,放线菌素D和蛹虫草菌素对蛋白质合成均无明显影响。这说明风干成熟稻胚含有贮藏RNA,而且,至少大部分贮藏mRNA具有Poly(A)片段。从吸涨8 h起,新合成的RNA开始取代贮藏RNA;到14 h,贮藏RNA已基本消失。~3H-胸苷的参入动态显示,稻胚DNA合成启始于吸涨后12 h。本文提出了水稻离体胚吸涨萌发(25℃)时生物大分子变化进程模式。     

超离心法及其在放射损伤研究中的应用

超离心机是研究高分子化合物如生物大分子蛋白质、核酸和病毒等的一个重要工具。在分析方面主要用以测定这些生物大分子的沉降系数与分子量。在制备方面可用以分离这些生物大分子和有关的亚细胞成分。在研究电离辐射对细胞原发损伤的规律时,观察射线对生物大分子的损伤和亚细胞成分的破坏,及其对生化功能的影响等问题,超离     

蛋白质结构研究

生物大分子的功能主要取决于它们的三维结构、运动及相互作用。对蛋白质结构的解析可以从根本上阐明蛋白质功能的分子机制和基础,同时也是研究蛋白质功能的一个重途径。本文简述了当前蛋白质结构研究的主要手段,如X射线晶体学、核磁共振波谱学和三维电镜重构方法学等及其优缺点和适用性,总结了目前蛋白质结构研究进展并对将来的发展方向进行了一些探讨。尽管上述三种主要的研究方法已经比较成熟,而且在适用对象和实验方法上有很好的相互补充,但还是有相当多的生物学问题在结构水平上得不到解释和支持。因此,本文对目前蛋白质结构研究的热点和难点——膜蛋白和蛋白质复合物的研究现状和方法做了简要的概述,希望能够引起广大同行的关注。     

植物代谢工程生物反应器

转基因植物在生物分子的生产上是代替微生物系统的的一种颇有吸引力和较为经济的选择。生物技术的发展使得植物可以用作生产蛋白质、糖类和脂类的生物反应器。不仅非植物来源的特殊糖类和脂肪酸可以在植物体内被合成出来,而且在植物中大量生产各种代谢产物也是切实可行的。植物体正在成为具有重     

综述与专论：遗传密码子扩展技术在蛋白质及多肽类药物中的应用

通过遗传密码子扩展技术位点特异性插入非天然氨基酸(noncanonical amino acids,ncAAs)可在原子水平上对蛋白质的结构与功能进行操控。目前该技术能够向包括高等动植物在内的各种生命体中插入200多种ncAAs,已被广泛应用于生物医药领域。凭借能够在蛋白质中定点引入可控生物正交化学官能团的独特优势,该技术不仅可以用于蛋白质及多肽药物的研发,提高蛋白质及多肽药物的质量与疗效,而且可以为一些人类重大疾病的预防和治疗提供开创性解决方案。本文将重点关注遗传密码子扩展技术的前沿进展及其在各类抗体、细胞因子以及抗菌肽等蛋白质及多肽类药物中的应用,同时也对其衍生的新型生物治疗手段进行简单阐述。