胰岛素晶体中水的一般结构及作用

在1.8A分辨率胰岛素同晶置换结构的基础上,运用差值付里叶技术研究了胰岛素晶体中水的结构和作用。晶胞中大约三分之一的水呈结合状态,它们与胰岛素分子彼此以氢键结合。在差值图上,这部分水分子表现清晰而肯定,显示出有序状态。胰岛素分子A、B链各氨基酸残基的极性和荷电基团,除已经彼此以氢键或盐键形成给体-受体“配偶”者和处于分子内部者外,其余几乎都与水分子相结合。蛋白质分子表现出最大限度结合水的倾向。一些水桥和水网络作用于胰岛素分子的A、B链之间和二聚体之间,对胰岛素分子A、B链的正确相关以及二聚化和六聚化都有重要意义。显然通过水分子的作用,使极性和荷电基团形成最大限度的给体-受体“配偶”,是稳定蛋白质三维结构的一个重要因素。大约三分之二的水分子,围绕胰岛素分子形成近似“水合层”的结构。它们在差值电子密度图上,表现弱而弥散,显示出是一些有序性较差的分子。通过结合水在蛋白质分子表面形成一些“抛锚点”,可能是这类水与蛋白质分子相作用的一条途径。它们较大的游动性,对蛋白质分子的动力学性质可能有重要意义。     

胰岛素晶体中水的一般结构及作用

在1.8分辨率胰岛素同晶置换结构的基础上,运用差值付里叶技术研究了胰岛素晶体中水的结构和作用。晶胞中大约三分之一的水呈结合状态,它们与胰岛素分子彼此以氢键结合。在差值图上,这部分水分子表现清晰而肯定,显示出有序状态。胰岛素分子A、B链各氨基酸残基的极性和荷电基团,除已经彼此以氢键或盐键形成给体-受体“配偶”者和处于分子内部者外,其余几乎都与水分子相结合。蛋白质分子表现出最大限度结合水的倾向。一些水桥和水网络作用于胰岛素分子的A、B链之间和二聚体之间,对胰岛素分子A、B链的正确相关以及二聚化和六聚化都有重要意义。显然通过水分子的作用,使极性和荷电基团形成最大限度的给体-受体“配偶”,是稳定蛋白质三维结构的一个重要因素。大约三分之二的水分子,围绕胰岛素分子形成近似“水合层”的结构。它们在差值电子密度图上,表现弱而弥散,显示出是一些有序性较差的分子。通过结合水在蛋白质分子表面形成一些“抛锚点”,可能是这类水与蛋白质分子相作用的一条途径。它们较大的游动性,对蛋白质分子的动力学性质可能有重要意义。     

基因疗法治疗糖尿病

有朝一日糖尿病患者也许可用下面的方式来控制他们的胰岛素量:用基因疗法将生产胰岛素的基因送入某些细胞,这些用基因工程生成的胰岛素在细胞的内质网里聚合成块,然后病人口服某种“小分子”药物。这种小分子药物可以将胰岛素块破碎,从而细胞能将其根据需要送入血液。最近在培养的细胞和活的小鼠身上研究发现,一些重要的蛋白质,比如胰岛素、生长激素、以及那些与疼痛、饥饿、血压有关的蛋白质都可以存在于内质网内,然后通过用小分子药物控制其分泌。基因疗法治疗糖尿病@车笛     

胰岛素类似物的直线聚合

与胰岛素相似,去B链羧端五肽胰岛素(DPI)及去B链羧端八肽胰岛素(DOI)的酸性溶液于沸水浴中加热,会转变成粘度很高的溶液,该溶液具有流动双折射性质。于电子显微镜下观察,看到该两种类似物的纤维。这些纤维与胰岛素纤维相似,经常由几根微丝绞合成螺旋状。微丝的直径大约是30,与胰岛素微丝的直径相当。上述现象说明,这些类似物的直线聚合过程与胰岛素者是类同的。因此胰岛素B链羧端肽段并非胰岛素直线聚合所必须。     

胰岛素类似物的直线聚合

与胰岛素相似,去B 链羧端五肽胰岛素(DPI)及去B 链羧端八肽胰岛素(DOI)的酸性溶液于沸水浴中加热,会转变成粘度很高的溶液,该溶液具有流动双折射性质。于电子显微镜下观察,看到该两种类似物的纤维。这些纤维与胰岛素纤维相似,经常由几根微丝绞合成螺旋状。微丝的直径大约是30(?),与胰岛素微丝的直径相当。上述现象说明,这些类似物的直线聚合过程与胰岛素者是类同的。因此胰岛素B 链羧端肽段并非胰岛素直线聚合所必须。     

去B链羧端五肽胰岛素的结构研究——Ⅲ.高分辨核磁共振研究

研究了胰岛素(Ins)和去B链羧端五肽胰岛素(DPI)的250兆周核磁共振,发现DPI、Ins核磁共振谱之间存在着差异。这说明胰岛素分子羧端五肽的切除引起在溶液中局部构象变化。这种构象变化似乎不影响Ins分子的生物活性。许多研究表明Ins分子在溶液中存在着解离聚合平衡,聚合状态与溶液浓度、pH有密切关系。如果改变DPI和Ins溶液的浓度及pH,前者波谱变化不明显,后者随溶液浓度、pH增加而增加。Ins波谱中的缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸CH_3部分与芳香环质子部分共振峰均加宽。这些说明DPI在无Zn~( )溶液中不存在解离聚合平衡,而可能以单体形式存在。     

胰岛素分子中的非螺旋氢键

以差值傅里叶技术对同晶置换途径测定的胰岛素结构进行精化后,用蛋白质分子内环境分析程序考查了胰岛素分子的非螺旋氢键。结果表明,几乎所有非螺旋氢键都集中分布在B链N端(B4～B6)和C端(B20—B26)伸展肽段,A链两段螺旋间的4肽(A9—A12)和C端5肽(A17—A21),及其之间。它们包括,A链和B链自身形成的氢键3对,A链与B链之间的氢键5对,侧链与主链间的氢键5对,以及分子间的氢键4对。它们对于胰岛素分子精细构象的形成和稳定,特别对于B链C端(B20—B26)肽段的特征折迭和A—B链的正确三维相关,具有重要作用。运用非螺旋氢键分析的结果,讨论了它们在蛋白质结构中可能的一般性作用,以及胰岛素C端和N端一系列修饰物结构-功能研究的结果,提出了胰岛素分子的二聚化及胰岛素原的C肽可能对分子的特征三维折迭具有保护性作用的看法。     

胰岛素分子中的非螺旋氢键

以差值傅里叶技术对同晶置换途径测定的胰岛素结构进行精化后,用蛋白质分子内环境分析程序考查了胰岛素分子的非螺旋氢键。结果表明,几乎所有非螺旋氢键都集中分布在B链N端(B4—B6)和C端(B20—B26)伸展肽段,A链两段螺旋间的4肽(A9—A12)和C端5肽(A17—A21),及其之间。它们包括,A链和B链自身形成的氢键3对,A链与B链之间的氢键5对,侧链与主链间的氢键5对,以及分子间的氢键4对。它们对于胰岛素分子精细构象的形成和稳定,特别对于B链C端(B20—B26)肽段的特征折迭和A—B链的正确三维相关,具有重要作用。运用非螺旋氢键分析的结果,讨论了它们在蛋白质结构中可能的一般性作用,以及胰岛素C端和N端一系列修饰物结构-功能研究的结果,提出了胰岛素分子的二聚化及胰岛素原的C肽可能对分子的特征三维折迭具有保护性作用的看法。     

提高易自聚合蛋白质与核酸相互作用效率的一种简单方法

对蛋白质、DNA和RNA的相互作用(结合)的研究是分子生物学的基本课题.多数DNA和RNA的结合蛋白都具有自聚合倾向,在体外实验中会造成难以和DNA或RNA形成结合物而影响实验的结果.用荧光素异硫氰酸酯(FITC)标记蛋白质能显著抑制这种自聚合倾向,而大幅度提高其与核酸分子的结合效率.这一简单方法已用于在细胞角蛋白18与转录因子C/EBPβ3′UTR RNA结合研究中.     

S-磺酸型胰岛素B链的直线聚合作用——Ⅱ.电子显微镜观察

在前文中我们报导了S-磺酸型胰岛素B链(以下简称B链)在pH6—9间直线聚合作用的一些现象和影响聚合作用的一些因素。根据粘度与流动双折射的变化,我们推断聚合过程可分成诱导、聚合与胶凝三个阶段。在诱导阶段,B链单体形成核心,此后核心乃发展而形成纤维。其解聚过程也经探索,但尚未找到彻底解聚的条件。     

降香黄檀次生韧皮部薄壁组织细胞液泡蛋白质的形成和积累的超微结构研究

热带豆科树木降香黄檀（Ｄａｌｂｅｒｇｉａｏｄｏｒｉｆｅｒａ）落叶时期末端小枝次生韧皮部薄壁组织细胞的中央液泡中有大量的贮藏蛋白质。用透射电镜技术研究了这些蛋白质的形成和积累。在这些细胞的周缘细胞质中有丰富的游离核糖体和许多粗糙内质网（ＲＥＲ）。在这些核糖体之间,总是分散着纤维状物质,有时还出现一些类似液泡蛋白质的结构。常常看到与ＲＥＲ相连的含有稀疏纤维状物质的小泡,以及含有类似液泡蛋白质的形状不规则的小泡和含有更多类似液泡蛋白质的光滑小泡。从连接ＲＥＲ的小泡到形状不规则小泡,再到光滑小泡,可能存在个体发生的连续性。通过内吞作用细胞质中的纤维状物质和核糖体以及其它结构被并入上述３种小泡。光滑小泡通常与中央液泡的膜融合而释放其内含物到液泡中。     

胰岛素蛋白质工程研究进展

近年来,胰岛素蛋白质工程研究进展很快,主要介绍具有临床意义的速效长效和高效胰岛素研究概况,包括分子设计基础,生物活性和应用前景等.此外,还讨论了胰岛素的受体结合部位及胰岛素与其受体相互作用的研究近况．     

隧道纳米管：神经系统中的新型细胞间交流结构(英文)

隧道纳米管(tunneling nanotubes,TNTs)是基于细胞骨架尤其是纤维状肌动蛋白形成的细胞间管道样结构,其功能主要是介导广泛的细胞间物质交换,包括各种信号分子、RNA、蛋白质、细胞器甚至病原体,在生理和病理过程中都发挥重要作用.各种细胞类型中均发现有TNTs的形成,尤其在神经元细胞和神经胶质细胞中得到广泛关注.神经元细胞间或神经元细胞与星形胶质细胞间形成的TNTs,能够介导电耦合,还参与神经退行性疾病相关致病蛋白质的转移和/或传播,进而在神经系统发育和疾病进展中发挥作用.本文简要总结了在神经系统细胞间形成TNTs的研究进展,包括调节其形成的分子机制、功能和在神经系统疾病治疗中的潜在优势.     

降香黄檀次生韧皮部薄壁组织细胞液泡蛋白质的形成和积累的超…

热带豆科树木降香黄檀落叶时期末端小枝次生韧皮部薄壁组织细胞的中央液泡中有大量的贮藏蛋白质。用透射电镜技术研究了这些蛋白质的形成和积累。在这些细胞的周缘细胞质中有的游离核糖体例和许多粗糙内质网（ＲＥＲ）。在这些 核糖体之间,总是分散着纤维状物质,有时还出现一些类似液泡蛋白质的结构。     

荞麦子叶发育过程中聚合的粗糙内质网

在荞麦（Fagopyrum esculentum Moench.）子叶的发育过程中观察到粗糙内质网的聚合现象,是一些粗糙内质网平行或成环形排列形成的。这些聚合的粗糙内质网附近通常有蛋白质团块存在,其形状不规则,无膜包被,与周围细胞质的界限不清。推测这些蛋白质团块不是在液泡或膨大的粗糙内质网囊泡中积累形成的,而是由聚合的粗糙内质网直接将合成的蛋白质分泌到细胞质中形成的。这种形式提高了子叶中贮存蛋白质的积累效率。     

邹承鲁先生与中国蛋白质折叠研究

<正>邹承鲁先生是近代中国生物化学的奠基人之一，一生致力于蛋白质结构与功能关系的研究，在细胞色素与呼吸链酶系、人工合成胰岛素、酶活性不可逆抑制动力学、酶活性部位的柔性以及蛋白质折叠和分子伴侣等不同领域都做出了重大贡献。1964年我从中国科学技术大学生物物理系毕业，被分配到中国科学院生物物理研究所。后有幸在邹先生实验室工作近20年，在邹先生的指导和帮助下，对胰岛素A、B链相互作用、蛋白质折叠以及帮助蛋白质折叠的分子伴侣和折叠酶开展了一些研究工作。     

成功进行人工全合成结晶牛胰岛素中的科学精神

<正>1965年9月17日是科技界值得怀念的日子,中国科学研究人员在实验中观察到人工全合成牛胰岛素的结晶,确证了人工全合成结晶牛胰岛素工作终于成功。这是世界上第一次用人工方法合成了与天然分子相同化学结构并具有生物活性的蛋白质,标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途中迈出了里程碑式的飞跃和开拓了人工全合成蛋白质的新时代,在生命科学研究发展史上有永恒的意义与影响。实际上,人工全合成结晶牛胰岛素的成功完     

蛋白质电导率的跃迁机理及其应用

总结了近年来关于蛋白质电导率的理论研究工作,简要介绍和评述了过去已有的对蛋白质电导率的研究工作,讨论了对蛋白质分子作完整分子的电子结构和理论电导率计算的近似方案和计算方法,由计算结果总结出蛋白质的电子结构和理论电导率的基本特性．最后,根据对胰岛素的计算结果提出了胰岛素及其受体在跨膜信号传递中的电子通道模型．     

分子伴侣 SecB 基因和人淋巴毒素基因在大肠杆菌中的共表达

分于伴侣(Chaperohe)是细胞内催化及维持其他蛋白质正确梅象的一类蛋白质分子^[1,2]。研究表明,分子伴侣参与细胞内许多蛋白质的折叠、聚合以及跨膜运输^[3,4],通过瞬时稳定其他蛋白质折叠中间体,阻止了蛋白中间体的聚集,帮助其形成正确构象^[5,6]。SecB是一个胞质酸性蛋白．单体分子量为17kDa,在体内以4～6个相同亚基组成的寡聚体形式存在。它在大肠杆菌中参与蛋白质分泌系统,纯化后进行离体试验表明,它可以阻止抗蛋白酶的pre-MBP的出现,能稳定地结合前体蛋白．使其处于适合运输的构型^[7],它的作用是使蛋白质可以在正确折叠前跨过细胞膜,运输到细胞周质中。SecB通过与前体蛋白结合．从而阻止前体蛋自由于不正确折叠发生的聚集,属于分子伴侣家族的成员。分子伴侣的这些特性使得它们在基因工程中具有广阔的应用前景。外源蛋白在大肠杆菌中高表达时往往形成无活性的包涵体,包涵体大多是蛋白质在过量表达过程中不正确折叠形成的^[8],正确构象的形成需要在体外进行变性和复性。蛋白质的复性过程十分复杂,在方法上缺少一定的规律可循,特别是分子量较大以及二硫键较多的分子,复性更加困难,有的甚至根本难以复性。分子伴侣可以促进其它蛋白质的正确折叠,设想在基因工程中如果将分子伴侣基因与外源蛋白基因共存表达,可能会有效地促进外源蛋白形成正确的构象．提高其活性,减少包涵体的形成,对基因工程下游的处理带来很大方便。根 据这个思路,我们将克隆的SecB基因与重组人淋巴毒索(Lymphotoxin,简称LT)基因在同一个大肠杆菌细胞中共存表达,来研究分子伴侣SecB对外源基因表达的影响。     

胰岛素受体酪氨酸激酶与胰岛素作用

关于胰岛素的作用机制,目前有一种假说,认为胰岛素与其受体的α亚基结合后将信息传递给β亚基,引起β亚基酪氨酸激酶自身磷酸化而激活。酪氨酸激酶可以使细胞内其他蛋白质磷酸化,从而启动一系列细胞内事件发挥胰岛素的多重调节作用。通过近六年来的深入研究,已经了解胰岛素受体酪氨酸激酶在介导胰岛素的绝大多数生物学效应中起着关键作用。本文对这方面的研究进展情况及前景作一简要综述。 (一)胰岛素受体的结构近年来采用亲和标记、免疫沉淀、亲和层析、分子克隆等技术,对胰岛素受体的结构进行了研究。现在已了解胰岛素受体分子由两个13.5万分子量的α亚基、两个9.5万分子量的β亚基,三对二硫键连接而成。胰岛素受体的α及β亚基是由一1382个氨基酸组成的前受体原