膜蛋白结构研究方法新进展

膜蛋白是一类结构独特的蛋白质,执行很多基本的和重要的细胞生物学功能。了解膜蛋白在生物膜上的基本构象,对研究膜蛋白的精细拓扑结构、功能具有重要意义。但是膜蛋白的疏水特性使其需要与生物膜共同形成稳定的自然构象,至今在蛋白质组学的研究中对膜蛋白知之甚少。了解分子结构是了解生物大分子功能的一个重要途径。因此,本文对近来膜分子结构研究领域的进展作一简要概述。晶体学方法、单颗粒方法和原子力显微镜为膜蛋白的研究提供了大量的细节数据。固相核磁共振技术提供了跨膜α螺旋结构的方向约束数据和精确的分子间距离约束数据。直接位点标记的旋转电子顺磁共振可以得到更长的距离约束数据,但是目前的标记策略仍然具有局限性。位点特异的红外二色性分析可使得在脂双层中定向分析跨膜α螺旋束成为可能。     

生物膜膜蛋白三维结构研究的现状与展望

1　生物膜膜蛋白三维结构研究的重要性与迫切性　　细胞是生命的基本结构与功能单位 .细胞的外周膜与细胞内的膜系统称为生物膜 .细胞的能量转换、信息识别与传递、物质运送和分配等基本生命现象都与生物膜密切相关 .生物膜是由蛋白质、脂类以及碳水化合物等组成的超分子体系 ,膜蛋白是膜功能的主要体现者 .生物膜膜蛋白可分为外周膜蛋白和内在膜蛋白 ,后者约占整个膜蛋白的 70 %～ 80 % ,它们部分或全部嵌入膜内 ,有的则是跨膜分布 ,如受体、离子通道、离子泵、膜孔、运载体(ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ)以及各种膜酶等等 .象水溶性蛋白质一样 …     

结核分枝杆菌膜蛋白的异源表达与纯化研究进展

膜蛋白是一类与生物膜相互作用、具有重要功能和独特结构的蛋白质。异源表达纯化一直是了解膜蛋白结构和功能的重要瓶颈。结核分枝杆菌作为典型的胞内致病菌,其膜蛋白的研究具有很好的代表性以及重要意义。目前用于表达膜蛋白的有大肠杆菌、酵母、哺乳动物细胞等表达系统,但结核菌膜蛋白的表达宿主还往往局限于大肠杆菌。异源表达需要综合考虑蛋白的来源、疏水性、跨膜区等特性。低温、加入共表达因子以及改变培养条件有助于结核菌膜蛋白的可溶性表达。另外,包涵体复性也是获得结核菌目的膜蛋白的重要途径。随着新的表达系统,新的促可溶表达策略,新的包涵体复性手段,新的纯化方法的应用,将有更多的膜蛋白异源表达纯化成功,为蛋白质功能研究奠定基础。     

细胞质膜蛋白质组学

随着基于质谱的大规模蛋白质鉴定技术的建立,蛋白质组学得到迅速发展。同时由于质膜在细胞生命活动中的重要作用,质膜蛋白质组学逐渐兴起,并发展成为蛋白质组学研究中的重要组成部分。但由于膜蛋白尤其是内在膜蛋白的强疏水性、低丰度,造成蛋白质提取、分离和鉴定相对困难,使质膜蛋白质组成为蛋白质组研究中的一个技术难点。     

膜脂—膜蛋白的相互作用(上)

生物膜是由蛋白质,脂质以及碳水化合物等组成的超分子体系。一般认为,膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者。因此,二者的相互作用问题的探讨可以说是生物膜结构与功能研究的一个中心环节。本文先对生物膜的主要组分:膜脂和膜蛋白的概况以及生物膜结构的主要特征——流动性作一扼要介绍,然后就膜脂对膜蛋白,膜蛋白对膜脂的影响分别进行讨论,最后就二者相互作用的研究与医、农方面的联系作些介绍。一、膜脂和膜蛋白的概述 1.膜脂 (1)膜脂的组成据估计生物膜约含100种脂质。膜是一个非常复杂的体系,膜脂组成发生1—2％的变化(例如,胆固醇/磷脂的比值的改变),就足以影响细胞的存活。     

蛋白质组学技术在感染研究中的应用

蛋白质组学的目标在于阐明特定生物体、组织、细胞或亚细胞结构中全部蛋白质的表达模式和功能模式,其技术平台由高通量的蛋白质分离技术、鉴定技术和生物信息学组成。在许多研究领域,蛋白质组学技术为阐明疾病过程和生命现象的分子机制提供了全面、网络和动态的蛋白质组信息。感染是重要的基本致病因素之一,蛋白质组学的研究策略和技术方法有利于快速分离鉴定病原体蛋白质组、宿主免疫细胞蛋白质组、感染相关蛋白、疫苗候：选抗原蛋白、生物标志物和药物靶标,从而明显加快病原体、宿主反应、感染发病机制以及感染预防、诊断和治疗等相关研究的进程。     

膜转运蛋白的功能性超表达和纯化

膜转运蛋白结构和功能的研究是功能膜蛋白质组研究中的一个重要内容,而大量蛋白质的分离纯化是进行蛋白质的结构和功能研究的基础.目前,结构和功能膜蛋白质组学相关研究的瓶颈,在于不能有效地超量表达和纯化具有生物活性的膜转运蛋白.影响膜转运蛋白超量表达和纯化的关键因素,包括目标蛋白的拓扑学结构分析和去垢剂的选择.进行膜转运蛋白拓扑学结构的分析,对于构建用于活体表达的重组膜转运蛋白具有指导意义.去垢剂能够稳定去膜状态的膜蛋白,在膜转运蛋白的离体表达和亲和纯化以及包涵体的处理过程中具有重要的作用.本文就目前功能膜蛋白质组学研究中所涉及的有关膜转运蛋白功能性超表达和分离纯化策略及关键技术作一简述.     

从单分子到细胞的生物膜与膜蛋白研究——美国Purdue大学关于生物膜的研究计划简介

生物膜是由脂质、蛋白质和碳水化合物组成的令人惊讶的多功能“海洋” ,在生命活动中起着非常重要的作用 (如物质运输、代谢调节、分子识别、细胞免疫及激素与药物的作用 )。然而 ,我们目前对于膜的组织结构、动力学和功能等许多方面仍知之甚少。要全面阐明真核细胞的全生理过程就必须详细了解生物膜的各种性质 ,这就要求我们所用的实验手段要与现有的各种研究基因组学和蛋白质组学的方法不同 ,并寻求在多种层面上研究生物膜。本文简介以美国Purdue大学生命科学学院为主提出的从 2 0 0 3年 2月开始近 5～ 10年开展有关生物膜和膜蛋白研究的…     

基于小波分析的膜蛋白跨膜区段序列分析和预测

膜蛋白是一类结构独特的蛋白质,在各种细胞中普遍存在,发挥着重要的生理功能。目前仅有少数膜蛋白听结构被实验测出,因此用计算机预测膜蛋白的结构是蛋白质结构预测的主要研究内容之一。膜蛋白一般在膜上形成保守的跨膜螺旋结构,序列特征明显,比较适合用预测的方法确定跨膜螺旋区段的位置。国际上已有一些研究者用人工神经网络方法、多序列比对方法和统计方法进行了预测尝试,取得了一定的成功经验。我们对蛋白质序列数据库中的     

叶绿体蛋白质组研究进展

亚细胞蛋白质组学是近年来蛋白组学研究中的一个热点。通过细胞器的纯化和亚细胞组分的分离,降低了样品的复杂性,增大了相应蛋白质组分的富集,有利于由此分离获得的蛋白质的序列分析及功能鉴定。叶绿体蛋白质组为植物亚细胞蛋白质组学研究中相对全面的一部分,利用亚细胞分离结合双向电泳技术系统地鉴定叶绿体中蛋白质组分是获取叶绿体蛋白质信息、确定其功能的重要技术手段。本文就近年来植物叶绿体蛋白质组涵盖的叶绿体内、外被膜、叶绿体基质、类囊体膜和类囊体腔蛋白的研究进行综述,以全面认识叶绿体蛋白的组成、特点及其在叶绿体生理生化代谢网络中的作用。     

蓝色温和凝胶双向电泳用于分析嗜盐菌质膜蛋白复合物

为了揭示细胞对盐胁迫渗透适应的分子机制,以新鉴定的中度嗜盐芽孢杆菌Bacillussp.I121为实验材料,分析了该嗜盐菌质膜上的盐胁迫响应蛋白.为此,通过蓝色温和凝胶双向电泳(BN/SDS-PAGE)对纯化的质膜组分进行了差异蛋白质组学研究.经MALDI-TOF/TOF质谱分析,鉴定了8个盐胁迫响应蛋白.盐胁迫诱导上调表达的蛋白质包括ABC型转运蛋白、3-磷酸甘油透性酶、嘧啶核苷转运蛋白和甲酸脱氢酶,下调表达的蛋白质包括琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase)铁硫亚基、黄素蛋白亚基、细胞色素b556亚基以及分子伴侣DnaJ的同源蛋白;酶活力测定结果表明胁迫条件下上述蛋白质的活性变化与表达量变化相一致.这些蛋白质中绝大多数属于高度疏水的跨膜蛋白,主要负责物质跨膜运输及能量代谢.上述结果表明,中度嗜盐菌Bacillus sp.I121可通过加快跨膜物质运输,同时抑制TCA循环完成盐胁迫条件下相容性溶质脯氨酸和四氢嘧啶的合成与积累.也进一步证明,蓝色温和凝胶双向电泳不仅可用于线粒体、叶绿体中蛋白质复合物的分析,也同样适用于细胞质膜上高度疏水蛋白复合物的比较研究.     

植物液泡蛋白质组研究

植物液泡是植物生长、发育及逆境防御必要细胞器。细胞中有不同类型的液泡,执行不同的功能,如蛋白质降解、更新、解毒、代谢物储存和离子稳态等。随着质谱技术的快速发展,基于质谱的蛋白质组学分析将有助于鉴定液泡蛋白质组分及了解液泡膜上的一些特异载体和通道转运过程。本综述将从液泡功能,液泡蛋白质及液泡膜蛋白的提取、纯化,植物液泡蛋白质组及膜蛋白质组的研究,液泡磷酸化蛋白质组研究等方面进行阐述。     

膜脂——膜蛋白相互作用及其在医学和农业上的应用

生物膜系由蛋白质、脂质及碳水化合物等组成的复杂的超分子体系,它是各种生命现象的基础。生物膜研究是当前分子生物学和细胞生物学研究中的重大课题之一。阐明生物膜的分子结构和功能是膜研究的基础。一般认为,膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者,脂质的运动对膜蛋白     

亚细胞蛋白质组学

蛋白质组研究应用了分辨蛋白分离技术、质谱法、生物信息学工具来鉴定生物体蛋白质性质。但由于高等真核细胞的复杂性 ,对其全部蛋白质组进行一步鉴定难于达到。为了分析细胞的全蛋白质组 ,目前提议以亚细胞蛋白质组作为切入点 ,即建立细胞的大分子结构 ,如亚细胞区室、细胞器、大分子结构和多蛋白复合物相应的蛋白质组 ,其优点是减少全细胞分析的复杂性 ,研究结果更具体。本文将介绍在亚细胞蛋白质组方面的已开展研究的概况。1 .细胞膜蛋白质组学在ＳＤＳ ＰＡＧＥ分析中 ,由于膜蛋白提取量少和 /或分辨率差而难以显示 ,这首先涉及膜蛋白自…     

膜蛋白的表达：在无细胞体系中实现功能性表达、折叠和组装

膜蛋白在人类和其他物种的生命活动中都起着至关重要的作用.在已完成测序的基因组中,膜蛋白占据30%.药物作用靶向位点、细胞之间的信号传递以及对外界环境的探测等功能,大多是通过生物膜上的特殊膜受体蛋白实现的.膜蛋白研究在工业、环境、国防、医学等领域具有重大意义.嗅觉受体蛋白是一类典型的膜蛋白,属于G蛋白偶联受体家族.嗅觉受体蛋白调控着生物的食物寻找、危险趋避和求偶行为.其主要分布于脊椎动物鼻腔和昆虫触角.嗅觉受体蛋白可以直接识别气味分子,将生物信号转化为电信号,最终传递至神经中枢,进而做出相关应答.膜蛋白的获取并不容易.天然组织中的膜蛋白含量太低不足以支撑学术研究.异源表达难以实现膜蛋白整合上膜,这给膜蛋白的结构和功能研究带来很大挑战.无细胞蛋白质合成系统是一个开放体系,且不依赖细胞活性,是体外表达蛋白质的有效方法.通过无细胞蛋白合成体系,在体外实现膜蛋白二聚体的自组装,将为膜蛋白研究带来全新突破.本文总结了用于无细胞表达的膜蛋白研究进展.     

膜脂—膜蛋白的相互作用(上)

生物膜是由蛋白质,脂质以及碳水化合物等组成的超分子体系。一般认为,膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者。因此,二者的相互作用问题的探讨可以说是生物膜结构与功能研究的一个中心环节。本文先对生物膜的主要组分:膜脂和膜蛋白的概况以及生物膜结构的主要特征——流动性作一扼要介绍,然后就膜脂对膜蛋白,膜蛋白对膜脂的影响分别进行讨论,最后就二者相互作用的研究与医、农方面的联系作些介绍。     

细胞质膜蛋白质组学研究技术进展

质膜蛋白在细胞中执行着非常重要的功能。随着蛋白质组学的发展,细胞质膜蛋白质组学成为蛋白质组学研究的重要组成部分,它为质膜蛋白的生物功能研究及药物靶标的发现提供了新的途径。然而,质膜蛋白丰度低、疏水性强,对现有蛋白质组学研究技术提出了挑战。简要综述了近年来质膜蛋白质组研究的相关技术进展,包括富集、提取分离鉴定方法及定量和生物信息学研究方法等。     

绵羊肺腺瘤病毒pEGFP-C1/exJSRV-env构建及引起NIH3T3细胞恶性转化的研究

为了构建绵羊肺腺瘤病毒囊膜基因真核表达质粒并观察绵羊肺腺瘤病毒囊膜蛋白在293T细胞中的定位情况以及探讨是否可诱导NIH3T3细胞发生恶性转化,本研究采用RT-PCR技术从自然感染绵羊肺腺瘤病的病羊肺组织中克隆完整的外源性绵羊肺腺瘤病毒囊膜基因(exJSRV-env),并将其亚克隆到真核表达载体pEGFP-C1中。构建好真核表达质粒经PCR、酶切和测序鉴定。同时对exJSRV-env基因进行生物信息学分析。采用脂质体法将该重组质粒转染293T细胞,观察其在真核细胞中的表达及定位情况。将该重组质粒转染NIH3T3细胞,观察细胞是否发生恶性转化。用软琼脂集落实验检查转染重组质粒的NIH3T3细胞的生长状态。结果显示真核表达质粒构建成功并命名为pEGFP-C1/exJSRV-env。exJSRV囊膜蛋白的氨基酸序列与参考株比对发现该囊膜基因的跨膜区(TM区)的胞质尾区具有外源性病毒特有的YXXM基序。系统进化树也表明我们克隆的exJSRV-env基因属于致病性的外源性病毒。运用生物信息学技术分析env基因编码的蛋白质的基本性质,并预测其可能的结构。亚细胞定位表明exJSRV囊膜蛋白主要分布于细胞膜。转染pEGFP-C1/exJSRV-env质粒的NIH3T3细胞接触抑制性消失,可在软琼脂中形成集落。说明绵羊肺腺瘤病毒的囊膜蛋白可引起NIH3T3细胞发生恶性转化。研究结果为进一步探讨exJSRV囊膜蛋白的结构和功能及其致病机理提供了实验基础。     

一种利用荧光蛋白mNeonGreen2鉴定EI24蛋白拓扑结构的方法（英文）

方便且精准地检测跨膜蛋白拓扑结构,尤其是跨膜片段的氨基(N-)和羧基(C-)端的朝向,有利于发现新的蛋白质与蛋白质之间的相互作用,并进一步揭示蛋白质重要的生物学功能.自组装荧光蛋白已被广泛用于观察蛋白质与蛋白质之间的相互作用、标记细胞内源蛋白质并实现mRNA定位的可视化.本文扩展了自组装荧光蛋白的应用,将自组装荧光蛋白mNeonGreen2与定点标记技术相结合,以确定跨膜蛋白的拓扑结构.通过该方法,第一次清楚地证明了EI24的N端和C端均朝向细胞质方向.此外,该方法可用于确定定位于其他细胞器且结构尚未解析的跨膜蛋白的拓扑结构.     

一种利用荧光蛋白mNeonGreen2鉴定EI24蛋白拓扑结构的方法

方便且精准地检测跨膜蛋白拓扑结构,尤其是跨膜片段的氨基(N-)和羧基(C-)端的朝向,有利于发现新的蛋白质与蛋白质之间的相互作用,并进一步揭示蛋白质重要的生物学功能．自组装荧光蛋白已被广泛用于观察蛋白质与蛋白质之间的相互作用、标记细胞内源蛋白质并实现mRNA定位的可视化．本文扩展了自组装荧光蛋白的应用,将自组装荧光蛋白mNeonGreen2与定点标记技术相结合,以确定跨膜蛋白的拓扑结构．通过该方法,第一次清楚地证明了EI24的N端和C端均朝向细胞质方向．此外,该方法可用于确定定位于其他细胞器且结构尚未解析的跨膜蛋白的拓扑结构．