劳埃晶体学时代的到来

(连载第十七卷第三期 )６．２．４胰蛋白酶（Ｔｒｙｐｓｉｎ） :扩散激发的 ｐＨ跳跃测定有序的催化溶剂结构Ｓｉｎｇｅｒ等人（１９９３）的研究表明通过仔细选择一个特异的底物有可能改变一个多步反应的动力学轨迹 ;ｐＨ跳跃能提供一个有效的 ,依赖于扩散的方法在整个晶体范围内触发一个慢催化事件。在这个例子中 ,丝氨酸蛋白酶胰蛋白酶在亲核反应残基Ｓｅｒ１９５处被 ｐ-胍基苯甲酸（ＧＢ）酰化。这个底物很容易形成一个酰基化酶中间物 ,但进行水解和再生游离酶却很慢。ＧＢ结合的胰蛋白酶单晶在 ｐＨ５．５下装在流槽中 ,在５秒钟内 ,…     

预测蛋白质可结晶性研究进展

解析蛋白质的三维结构具有重要的生物学意义,更是蛋白质功能研究和理性药物设计的基础。目前解析蛋白质结构最重要的方法是X-射线衍射晶体学解析技术。但是运用该技术解析蛋白质结构的关键是获得高质量的蛋白质晶体。然而,据统计仅有42%的可溶纯化蛋白质能够得到晶体,即不同蛋白质的可结晶性表现不同。由于实验方法验证蛋白质的可结晶性耗时耗力,因此,有研究者运用计算机模拟的方法预测蛋白质的可结晶性,从而节省资源与成本并且提高实验的成功率。本文结合我们的研究工作,介绍了几种目前较为成功的蛋白质可结晶性预测方法及其研究途径。     

工业应用导向的蛋白质结构与功能研究进展

在蛋白质工程、绿色生物制造以及合成生物学等研究领域中,对重要催化反应的重塑和合成路径的优化搭建,都依赖于对相关蛋白质结构与功能的深入了解。合成生物技术近年来的飞速发展对关键菌种及生物催化过程中的蛋白质的性能提出了更高要求,相关研究的关键是获得大批量、高纯度目的蛋白,并进行快速、准确的构效关系研究。中国科学院天津工业生物技术研究所建所10年来,在工业蛋白质领域进行了多年的积累,成功搭建成了蛋白质结构生物学平台;并在植物天然产物合成相关萜类合成酶、白色污染降解的聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)塑料降解酶以及生物质转化利用相关酶等方面获得了一些进展,通过对这些蛋白进行结构和功能的研究,为许多研究工作提供了理论依据。蛋白质结构功能研究相关技术的不断发展,将加速合成生物学的学术和工业应用研究,推动我国生物制造领域的科技创新升级。     

蛋白质工程及其展望

一、蛋白质工程的产生及主要内容 人们在研究蛋白质结构与功能关系时,通常通过造成结构上的改变然后观测相应功能的改变,以弄清某一功能的结构基础,从而达到创造具有某些有经济效益的新性质的蛋白质。     

江浙蝮蛇毒性碱性磷脂酶A2新单斜晶型晶体结构测定

江浙蝮蛇毒碱性磷脂酶A2具有溶血和抗凝血活性。在不含正辛基吡喃葡萄糖苷（n-octyl β-o-glucopyranoside,简称β－OG）结晶条件下,培养出该酶新单斜晶型晶体。采用X射线晶体学方法,成功地解出了不对称单位含4个分子的新单晶型结构。在分子置换研究中心运用自身与交叉旋转函数的联合分析,在结构修正中使用非晶体学对称性制约,最终结构模型具有可接受的晶体学R因子和合理的立体化学参数。与已报道的结合β－OG的单斜晶型结构类似。新晶型中分子也形成具有二重对称性的、被界面识别部位连接的二体,两个二体再通过非晶体学二重轴联系形成一个赝222对称的四聚体。 结晶条件改变对四体在晶胞中的堆砌产生重要影响,导致晶胞参数的显著变化,然而对二体和四体本身影响较小,表明单斜晶型中观察到的二体与四体是稳定的。     

蛋白质基因组学：运用蛋白质组技术注释基因组

随着高通量DNA测序技术的飞速发展,越来越多的物种完成了基因组测序．定位编码基因、确定编码基因结构是基因组注释的基本任务,然而以往的基因组注释方法主要依赖于DNA及RNA序列信息．为了更加精确地解读完成测序的基因组,我们需要整合多种类型的组学数据进行基因组注释．近年来,基于串联质谱技术的蛋白质组学已经发展成熟,实现了对蛋白质组的高覆盖,使得利用串联质谱数据进行基因组注释成为可能．串联质谱数据一方面可以对已注释的基因进行表达验证,另一方面还可以校正原注释基因,进而发现新基因,实现对基因组序列的重新注释．这正是当前进展较快的蛋白质基因组学的研究内容．利用该方法系统地注释已完成测序的基因组已成为解读基因组的一个重要补充．本文综述了蛋白质基因组学的主要研究内容和研究方法,并展望了该研究方向未来的发展．     

富硒螺旋藻中含硒藻蓝蛋白的纯化、结晶及初步晶体学研究

从富硒螺旋藻中提取含硒藻蓝蛋白,经凝胶色谱和离子交换色谱纯化,应用悬滴气相扩散法,采用(NH4)2SO4和PEG4000作沉淀剂,获得了该蛋白质晶体的两种晶型.晶型Ⅰ属于单斜晶系,晶胞参数a=10.80 nm,b=11.70 nm,c=18.40 nm,β=90.2°,晶体空间群属于P21.单位晶胞中每个晶体学不对称单位含12个(αβ)单体,晶体衍射的最高分辨率达0.28 nm.晶型Ⅱ为六方晶系,晶胞参数为a=b=15.5 nm,c=4.03 nm,晶体空间群属于P63.晶体衍射的最高分辨率达0.28 nm.单位晶胞中每个晶体学不对称单位含1个(αβ)单体.对分子在晶体中的可能堆积方式进行了讨论.     

蛋白质的晶体生长及其进展

蛋白质晶体生长是用衍射法测定和研究蛋白质三维结构不可缺少的首要步骤,因而对于从分子水平了解生命过程和有效地开发蛋白质工程、理性药物设计等新的生物技术具有重要意义。这一结构测定步骤所处的落后状态,更使蛋白质晶体生长成为倍受重视的研究课题。蛋白质和核酸等生物大分子的结晶是一个受多个因素影响的过程。来自不同学科的研究人员从各个方面对蛋白质的晶体生长开展了研究,并取得了不同程度的进展。     

蛋白质组阵列技术的现状与展望

蛋白质组就是展示一个细胞或组织或机体的全部蛋白质。目前双向凝胶电泳特别是固相pH梯度等电聚焦的双向聚丙烯酰胺凝胶电泳,是分离阵列蛋白质组成分的核心技术,但仍存在诸多不足,通过改善蛋白溶解、阵列策略和蛋白斑点的探测技术,使蛋白质组阵列技术取得了进展。     

黄瓜27kD LHC—Ⅱ复合物三维结构的电子晶体学初步研究

从黄瓜 (CucumissativusL .)叶片中分离出只含有一种亚基 (2 7kD)的LHC_Ⅱ复合物。采用batch方法获得了其二维晶体 ,大小为 0 .7μm× 1.0 μm ,衍射能力达 30 。负染样品的二维投影结果表明 ,该晶体为p3对称性 ,晶胞参数为 15 .4nm× 15 .4nm ,不同于以往报道的菠菜 (SpinaciaoleraceaL .)或豌豆 (PisumsatiumL .)LHC_Ⅱ晶体 ,为另外一种晶型。采用tomography技术 ,收集了 0°～ - 5 5°系列倾斜照片 ,进行三维重构。LHC_Ⅱ复合物是由 6个单体组成的六元环 ,相邻 2个单体分别从膜的两侧插膜 ,方向相反 ,在膜区靠疏水 疏水相互作用成二聚体 ,3个相同的二聚体相互连接成六元环。     

蛋白质结构研究现状与展望

本文综述了近年来蛋白质结构的确定、预测、比较、分类和功能五个问题的研究概况,并分析了解决每个问题的方法,最后指出蛋白质结构研究的发展前景。     

蛋白质结构预测的现状与展望

蛋白质分子是由２０种不同的氨基酸通过共价键连接而成的线性多肽链,然而天然的球状蛋白质分子的水溶液中并不是一条走向无规的松散肽链,每一种蛋白质在天然条件下都有自己特定的空间结构。遗传信息由ＤＮＡ到ＲＮＡ再到蛋白质的过程,是分子生物学研究的中心,通常称之...     

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。     

基于信息技术的蛋白质识别研究

随着质谱技术和NMR等仪器测定技术的飞速发展,利用大规模质谱技术可以得到海量蛋白质的质谱数据。同时,利用NMR技术也可获得蛋白质的精确三维结构数据。这些数据以及面向这些数据的分析方法使得蛋白质组研究迅速发展,其基础理论和技术方法,都在不断地进步和完善。利用信息工程技术辅助生物学家开展面向质谱技术的高温量蛋白识别,面向NMR的蛋白质三维结构识别,以及功能发现研究,已经成为蛋白质组中的生命科学与信息科学交叉研究的热点和挑战问题。本文侧重从信息技术的角度对上述问题进行综述,并提出我们解决问题的思路和方法。     

蛋白质芯片技术的发展与应用

蛋白质芯片（proteinchip）,狭义上可以称为蛋白质微阵列（proteinarray）,是继基因芯片后发展起来的生物检测技术,是蛋白质组学研究中除了酵母双杂交、双向电泳技术、质谱技术等之外的一种重要的工具。蛋白质芯片是一种高通量的蛋白质功能分析技术,具有平行、快速、自动化的优点,     

尖吻蝮蛇毒酸性磷脂酶A2的新晶型结构

从尖吻蝮蛇毒中分离出一种酸性磷脂酶A2 ,得到了一种新的晶型。用分子置换法测定其晶体结构 ,结构的分辨率达到 0 .2 8nm。该结构给出 2 1.9%的晶体学R因子 (R free =2 5 .7% )和合理的立体化学参数。与已报道的晶型相似 ,不对称单元的两个独立分子形成二体 ,揭示了这种二体的稳定性。二体的形成过程也伴随着 14～ 2 3肽段显著的构象变化 ,这一肽段属于磷脂酶A2 的界面识别部位。氨基酸序列分析表明 ,带正电荷的 34位残基是所有第二类具有溶血活性磷脂酶A2 的共同特点。NaCl对晶体的堆积具有显著的影响 ,从而导致晶胞参数的明显改变。与已报道的晶型不同 ,在酶分子的疏水通道内观测到了 2 甲基 2 ,4戊二醇 (2 methyl 2 ,4 pentanediol,MPD)分子     

结构基因组学研究与核磁共振

各种生物的基因组DNA测序计划的完成,将结构生物学带入了结构基因组学时代.结构基因组学是对所有基因组产物结构的系统性测定,它运用高通量的选择、表达、纯化以及结构测定和计算分析手段,为基因组的每个蛋白质产物提供实验测定的结构或较好的理论模型,这将加速生命科学各个领域的研究.生物信息学、基因工程、结构测定技术等的发展为结构基因组学研究提供了保证.近年来核磁共振在技术方法上的进展,使其成为结构基因组学高通量结构分析中的一个关键方法.     

“电子显微学与结构生物学”系列讲座（一）

生物电子显微学是结构生物学的重要分支,主要包括电子晶体学（electron crystallography）、单颗粒技术（single particle technique）,电子断层成像技术（electron tomography）,以及冷冻电镜技术（cryo-EM）,适于从分子到细胞各个结构层次的三维结构研究,与X-射线晶体学和核磁共振谱学一道,是结构生物学的重要研究手段。本次研讨会旨在分析该领域国际发展趋势,促进国内合作研究,整合国内资源,加强人才培养。     

蛋白质二级结构的真空紫外圆二色性研究

利用同步辐射真空紫外圆二色谱仪和特制的样品池,测定溶液中蛋白质的真空紫外圆二色谱,测定波长低至175nm,并应用一种新的计算法分析计算了蛋白质5种二级结构的含量,所得结果与用X射线衍射法测定的结果一致.讨论了获得好的真空紫外圆二色谱的几个重要因素.结果表明,真空紫外圆二色法是目前测定溶液中蛋白质二级结构的较好方法之一.