基于结构比较的蛋白质同源模建系统及其评估Ⅱ侧链的安装

至今,有关蛋白质侧链的同源模建,除了在本体模板上安装侧链和少数限制条件下在同源模板上安装侧链的报道外,系统的研究和实施似乎还未见报道。本软件系统ＰＭＯＤＥＬＩＮＧ采用同源移植和“死端排除“相结合的侧链安装策略,对与模板蛋白相应践基具有相似大小和形状的目标残基采用直接移植的方法。其余铡链则用广义“死端排除定则”安装。经众多蛋白的测试,达到了较好的模建品质。     

基于结构比较的蛋白质模建系统及其评估

对蛋白质三维结构的同源模建的所有关键模块作了详细研究后,现已整合成蛋白质结构模建的软件系统ＰＭＯＤＥＬＬＩＮＧ。它分主链模建和侧链安装两部分,共七个模块组成。经１１族同源蛋白的模建实验的回顾性检表明,与目前流行的商品软件相比,具有操作自动化,模建精度高和运行时间少的优点。文中还对蝮蛇蛇毒磷酯酶,细胞因子受体ＣＤ４０的配体ｇｐ３９,小鼠巨细胞蛋白酶和人白介素１３等至今未知结构的蛋白作了预测性模建。     

蛋白质侧链的预测

根据Ｄｅｓｍｅｔ的死端排除定则制作了一种蛋白质侧链观测的快速软件系统,用一批实例结构数据和不同的侧链转子来检验上定则的可行性;并讨论预测的ＲＭＳ与溶剂可及性和结构元素的关系。     

肺炎链球菌双组份系统中的组氨酸激酶(YycG)的同源模建与分析

对肺炎链球菌双组份系统中的组氨酸激酶YycG进行同源模建, 并分析其与底物ADP的相互作用, 为寻找特异性的激酶抑制剂提供了理论依据。采用同源模建的方法构建YycG蛋白的三维结构, 并用ProCheck、Profile_3D软件对此结构模型的合理性进行验证; 用Autodock4.0软件将结构模型与ADP进行自动对接, 分析二者之间的相互作用。序列比对结果显示肺炎链球菌YycG蛋白与Thermotoga maritima X-ray晶体结构序列的同一性达33%; YycG模建后的结构与模板能很好的叠合; 在活性口袋处的保守的氨基酸残基Asn145、Asn149、Lys152以及口袋内部的疏水残基在结合、水解底物ADP的过程中发挥重要作用。组氨酸激酶YycG的模建合理, 该结构模型可作为设计抗菌药的研究起点。     

蓖麻毒素A链突变体(MRTA)的分子设计

利用同源模建的方法,借助分子力学优化,分子力学模拟退火设计构建了删除部分氨基酸序列的蓖麻毒素Ａ链突变体。采用泊松－玻尔兹曼方程对比分析了蓖麻毒素Ａ链与ＭＲＴＡ表现静电势分布,研究了ＲＴＡ与ＭＲＴＡ蛋白表面静电性质;     

白色念珠菌羊毛甾醇14α—去甲基化酶三维结构分子？…

基于四种原核细胞色素Ｐ４５０晶体蛋白Ｐ４５０ＢＭ３、Ｐ４５０ｃａｍ、Ｐ４５０ｔｅｒｐ、４５０ｅｒｙＦ模建白色念珠菌羊毛甾醇１４α－去甲基化酶三维结构。序列匹配采用四种晶体结构比较结果基础之上提出的细胞色素Ｐ４５０超家族蛋白基于结构知识的序列匹配方法。以Ｐ４５０ＢＭ３晶体结构坐标模建目标蛋白结构保守区主链结构,结构保守区侧链构象来源于四种晶体蛋白与模建蛋白对应残基同源性得分最高残基构象。建模结果用分     

核盘菌AROM蛋白的三级结构分析

核盘菌编码AROM蛋白的arom基因已经被克隆测序,本文根据该基因翻译的氨基酸序列用同源模建方法和从头模建方法分析了AROM蛋白各结构域的三级结构和功能位点,以及该蛋白二聚体可能的组装方式。结果表明,核盘菌AROM蛋白的脱氢奎尼酸合酶结构域进一步由N-端含有一个Rossmann折叠的α/β结构域和C-端的α螺旋结构域组成;5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶结构域则由两个相似结构域组成,每个结构域含有不同拷贝数的β折叠和α螺旋;莽草酸激酶结构域的N-端由三个β折叠组成;脱氢奎尼酸酶结构域为(α2β2)3多肽,在N-端有一对反平行的β链,在C-端有loop环;莽草酸脱氢酶结构域含有一个由α/β组成的催化结构域和一个含有Rossmann折叠的NADPH结合结构域。     

蓖麻毒素A链突变体的设计和结构模建

蓖麻毒素Ａ链（ＲＴＡ）有抑制蛋白质合成的功能,可用作“生物导弹”的弹头,但其免疫原性较强。我们根据国外所做的ＲＴＡ连续突变的实验结果,以及ＰＤＢ库中ＲＴＡ及其同源蛋白的结构信息,设计了一个ＲＴＡ突变体,缺失的５个片段与功能及结构保守性关系较小。然后,我们用同源模建的方法对设计出的ＲＴＡ突变体进行三维结构模建,初步验证表明模型基本合理     

蓖麻毒素A链突变体的设计和结构模建

蓖麻毒素Ａ链（ＲＴＡ）有抑制蛋白质合成的功能,可用作“生物导弹”的弹头,但其免疫原性较强。我们根据国外所做的ＲＴＡ连续突变的实验结果,以及ＰＤＢ库中ＲＴＡ及其同源蛋白的结构信息,设计了一个ＲＴＡ突变体,缺失的５个片段与功能及结构保守性关系较小。然后,我们用同源模建的方法对设计出的ＲＴＡ突变体进行三维结构模建,初步验证表明模型基本合理     

节杆菌K1108乙内酰脲酶三维结构的模建和分析

利用同源模建技术,以节杆菌DSM3745乙内酰脲酶的晶体结构为模板,模建了节杆菌K1108乙内酰脲酶的三维结构。模建的节杆菌K1108乙内酰脲酶结构由一个中心的(α/β)g捅状结构域和富含β-折叠的结构域两个区域组成,富含β-折叠的结构域在中心(α/β)g捅状结构域的侧面,由分子的N端和C端组成。根据K1108乙内酰脲酶和其它酶在结构和活性部位的保守性,确定了K1108乙内酰脲酶的底物结合部位,并对酶的活性中心的特征进行了分析,对L-Hyd的底物选择性进行了解释。     

白色念珠菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶三维结构分子模型研究

基于四种原核细胞色素Ｐ４５０晶体蛋白Ｐ４５０ＢＭ３、Ｐ４５０ｃａｍ、Ｐ４５０ｔｅｒｐ、Ｐ４５０ｅｒｙＦ模建白色念珠菌羊毛甾醇１４α－去甲基化酶三维结构。序列匹配采用四种晶体结构比较结果基础之上提出的细胞色素Ｐ４５０超家族蛋白基于结构知识的序列匹配方法。以Ｐ４５０ＢＭ３晶体结构坐标模建目标蛋白结构保守区主链结构,结构保守区侧链构象来源于四种晶体蛋白与模建蛋白对应残基同源性得分最高残基构象。模建结果用分子力学和分子动力学进行结构优化,模建结果蛋白采用Ｐｒｏｆｉｌｅ－３Ｄ图、Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ图和疏水图分析确证结构的合理性。并根据模型推测与血红素辅基相互作用的残基、与氧化还原偶联蛋白作用和参与电子传递的残基、底物进出通道和活性位点的残基。这些研究结果为定点突变研究、抗多肽抗体结合实验等提供理论依据,为高效低毒抗真菌药物合理设计提供靶标。     

云南切梢小蠹气味结合蛋白的同源模建

【目的】为了研究云南切梢小蠹Tomicus yunnanensis气味结合蛋白(Odorant binding proteins,OBPs)参与其嗅觉识别过程的机理奠定基础,本文对云南切梢小蠹OBP进行了同源模建及评价分析。【方法】采用同源模建方法构建了云南切梢小蠹OBP的三维结构,并利用Procheck、Verify_3D和ERRAT等方法评估了构建模型的可靠性。【结果】对优化后的模建蛋白的结果分析发现,序列中有6个保守的半胱氨酸位点,具有气味结合蛋白的典型特征,并且Procheck、Verify_3D和ERRAT对模型的评价分数较高,结构具有很高的可能性。【结论】基于已知的同源蛋白结构信息和模建蛋白的一级序列信息,预测序列已知但结构未知的蛋白空间结构,为今后研究该云南切梢小蠹气味结合蛋白的功能结构域奠定基础。     

抑制启动子的三链DNA的结构模建及稳定性研究

在IRIS Indigo2(SGI公司)工作站上,利用InsightⅡ/MSI软件包,以TAT三链DNA为模板,采用同源模建的方法,分别建立起两个含21nt的脱氧寡核苷酸CP1(G3TG2TGT2G5TG2TGT)和CP3(TGTG2TG5T2GTG2TG3)的三维结构.采用分子力学方法进行能量优化,将得到的能量最低结构作为分子的优势构象.研究结果显示,CP1的能量低于CP3的能量,即前者的结构较后者稳定.从而证明了CP1与乙肝病毒（HBV）的核心启动子（Cp）片段之间能稳定地形成三链DNA,并能特异性地抑制DNA结合蛋白与Cp片段的结合.这些结果表明,三链DNA的形成有可能抑制DNA的转录.     

大豆PM34基因生物信息学预测及表达分析

以大豆叶片总RNA为模板,采用RT-PCR法从吉豆2号品种中克隆获得大豆种子成熟蛋白( PM34)基因序列,利用生物信息学方法对大豆PM34基因编码的蛋白进行预测。结果表明：该基因编码蛋白理论分子量为31.7 kDa,等电点为6.60,为亲水性蛋白;该蛋白中无跨膜结构;该蛋白中不存在信号肽。 PM34基因编码蛋白的二级结构中α螺旋占12.97％,无规则卷曲占41.30％,β折叠占45.73％。 PM34基因编码蛋白的三级结构预测表明,同源模建的模板是3ijr.1.A,是一种短链脱氢酶/还原酶,与该蛋白的同源性为54.65％。在进化关系上,与绿豆、苜蓿的亲缘关系相对较近。采用实时定量PCR方法( qRT-PCR),检测大豆PM34基因在大豆各器官中的表达方式,结果表明该基因在大豆根、茎、叶、花中的表达活性低,而在种子中,尤其是成熟种子中的相对表达活性很高。该研究结果为大豆PM34基因结构和功能的进一步研究奠定了基础。     

融合蛋白ICOSIg的三维结构模建的研究

目的:利用结构相似性的序列比对来模建ICOSIg的三维结构,分析其可能的结合位点,为改造ICOSIg的突变体,提高其结合活性提供理论基础。方法:利用生物信息学手段分析ICOS所属CD28家族各成员分子的结构域,通过基于结构相似的序列比对,以空间结构已经得到解析的CTLA4为模板,利用同源模建的方法,模建ICOS膜外区的空间结构。进一步地以人IgG2和CTLA4为模板,模建了ICOSIg全长的空间结构。在此基础上,结合氨基酸特性,分析其可能的功能位点。结果:FDPPPF及KTKGSGN基序可能是ICOSIg的功能结合位点。结论:模建了ICOSIg的空间结构,分析了其可能结合位点,为突变ICOSIg提高其亲和力提供了线索。     

锈色棕榈象气味结合蛋白的同源建模

【目的】锈色棕榈象Rhynchophorus ferrugineus为危害棕榈科植物的重要入侵害虫,为获得该害虫气味结合蛋白(Odorant binding protein,OBP)的三维结构,从而基于计算反向化学生态学方法筛选潜在对该害虫行为具有调控作用的挥发物用于防控奠定基础。【方法】以蛋白质数据库中已经报道的昆虫OBP晶体结构为模板,采用同源建模方法构建获得了该害虫2个OBP的三维结构。模建结构通过Procheck、Verify_3D和ERRAT进行评价,得到的评估分值均表明模建结构质量高。【结果】三维模建结构显示,这2个锈色棕榈象OBP由6个α-螺旋和连接这些螺旋的回折构成,6个半胱氨酸形成的3对二硫键起到了稳定结构的作用。【结论】模建结构的获得,为今后通过分子对接筛选潜在的活性挥发物用于防控锈色棕榈象奠定了基础。     

哈茨木霉β微管蛋白基因的克隆与序列分析

根据哈茨木霉T88菌丝体cDNA文库中的β微管蛋白基因EST序列,采用反向PCR方法以哈茨木霉T88的基因组DNA为模板,扩增得到了1.74kb的β微管蛋白基因编码区、1.5kb的5′非编码区和1.0kb的3′非编码区。哈茨木霉β微管蛋白基因编码446个氨基酸,与其它真菌β微管蛋白基因具有较高的序列同源性。对哈茨木霉β微管蛋白的三维结构进行了同源建模,模建的结果为研究哈茨木霉β微管蛋白自身特性及其与抗微管类杀菌剂的作用机制提供了分子基础。     

Profile-profile比对方法用于发现远距离同源模板

基于模板的模建方法是蛋白质结构预测领域中最为准确有效的方法,该类方法的成功与否对模板质量的要求较高。为待预测序列找寻合适的模板,本文提出了一种profile-profile比对的方法将查询序列同模板库中的已知结构蛋白进行比对,然后根据比对结果的Z-score得分高低顺序挑选出合适的模板。结果表明:本文的profile-profile比对方法在测试集上的性能明显优于PSI-BLAST,相比PSI-BLAST在测试集上的准确度提高了约14.3%,配对t检验的结果表明准确度的提高具有统计显著性。从而得出如下结论:本文的profile-profile比对方法可以用于为序列相似性较低的待预测序列搜索远距离同源模板,并用于指导后续的三级结构预测。     

蓖麻毒素A链突变体(MRTA)的分子设计

利用同源模建的方法,借助分子力学优化、分子动力学模拟退火设计构建了删除部分氨基酸序列的蓖麻毒素Ａ链突变体（ＭＲＴＡ）。采用泊松—玻尔兹曼方程对比分析了蓖麻毒素Ａ链（ＲＴＡ）与ＭＲＴＡ表观静电势分布,研究ＲＴＡ与ＭＲＴＡ蛋白表面静电性质;通过半经验量子化学ＡＭ１与分子力学结合方法探讨ＲＴＡ与ＭＲＴＡ功能域氨基酸前线分子轨道性质、能级分布,从理论上预测ＭＲＴＡ功能活性     

第三届理论生物物理学术会议会议纪要

中国生物物理学会理论生物物理专业委员会于1992年11月1日—2日在上海生化所举行了第三届理论生物物理学术会议,内容是“蛋白质工程、基因组分析和非线性生物学”参加人数近四十人,其中大都是30岁以下的硕士和博士。宣读的论文已经与国际同行接轨,其主要贡献是:1.蛋白质结构联配-863项目已经制成BX“蛋白质结构联配软件”,从而可能实现远缘同源蛋白质的分子模建。至今的同源分子模建属于近缘同源模建。