苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白的结构与功能研究进展

苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis）杀虫晶体蛋白的毒性肽由三个典型的结构域组成.结构域Ⅰ位于肽链的N端,为一组由6～7个两亲的α螺旋围绕着一个疏水的α螺旋形成的α螺旋束,参与了细胞膜的穿孔;结构域Ⅱ位于肽链的中间,为三组以“希腊钥匙”（Greek key）拓扑结构连接在一起的反平行的β折叠片层,其顶端的突环参与了毒素与受体蛋白的结合;位于C端的结构域Ⅲ是由两组反平行的β折叠片层组成的夹心结构,以β果酱卷(jelly roll)拓扑结构排列,可能能够防止蛋白酶对毒素分子的过度降解.     

苏云金芽孢杆菌Cry1Aa蛋白α4螺旋形成跨膜离子通道的昆虫毒性试验与模型预测

研究野生型苏云金芽孢杆菌Cry1Aa和Cry1C的毒性变化发现, 不同的pH不但影响这些蛋白质的毒性, 而且影响它们在跨膜过程中形成孔洞的能力. 将Cry1Aa α4螺旋中的15个氨基酸突变后与BBMV结合, 进行光散射分析, 与野生型Cry1Aa相比较, 发现有3个突变体几乎完全失去毒性, 7个突变体毒性明显降低, 5个突变体保持野生型毒性. 采用计算机模拟方法研究了苏云金芽孢杆菌Cry1Aa毒蛋白α4螺旋的三维空间结构, 通过观察15个不同残基定点突变对其功能的影响, 解释了突变体毒性变化的原因, 说明了参与膜孔洞形成氨基酸残基对Cry1Aa昆虫毒杀性的重要作用.     

“溴”结构域(bromo-domain)简介

“溴”结构域是近 10年来发现的广泛存在于多种真核生物中的保守结构域 ,由 6 0～ 110个高度保守的氨基酸残基组成 ,有形成双性α螺旋的潜能 .常见的“溴”结构域含 6 0或 110个氨基酸残基 .“溴”结构域蛋白一般有 1～5个“溴”结构域拷贝 ,这类蛋白质“溴”基序所在位置变异颇多 ,已经登录的“溴”结构域蛋白有 5 0余种 .“溴”结构域的空间结构相似 .含 6 0或 110个氨基酸残基的“溴”结构域可分别形成两个或四个反向平行的α螺旋 .Ｐ/ＣＡＦ“溴”结构域的空间构型为左手旋转反向平行的上下四螺旋束状结构 ,由αＺ、αＡ、αＢ和αＣ四…     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白Cry1Ba结构域Ⅱ中Loops结构与功能关系研究

为了明确杀虫晶体蛋白中各个Loop的结构与功能的关系,以及Loop突变对Cry1Ba蛋白杀虫活性的影响,首先通过三维结构模拟以及同源序列分析的方法,找到Cry1Ba蛋白三个结构域及三个Loop相对应的氨基酸片段:然后通过重叠引物PCR将编码Cry1Ba蛋白结构域Ⅱ中的三个Loop进行了相应的突变,共获得了5个突变体M1(Loop1:340WSNTR344-缺失(Cry1A))、M2(Loop2:402Y-G)、M3(Loop2:400GIYLEP405-PSAV(Cry3A)),M4(400GIYLEPIH407-ILGS(Cry1A)),M5(Loop3:472LQSRV476-AGAVYTL(Cry1A)).将这些突变体在大肠杆菌BL21中进行了诱导表达,提取蛋白,分别对小菜蛾进行了生物活性测定.生测结果表明,Loop1的缺失突变M1的毒力,与Cry1Ba(LC50 0.96μg/mL)相比,显著降低,LC50为35.51 μg/mL;在Loop2的突变中,单个氨基酸的突变M2(Y/G)的毒力略有下降(LC50为1.31 μg/mL);而另两种突变(M3和M4)时小菜蛾的毒力明显下降,LC50值分别为11.56 μg/mL、34.81 μg/mL;Loop3的突变M5对小菜蛾的毒力略有提高(LC50 0.81 μg/mL),但差异不显著.对Cry1Ba蛋白突变前后结构与功能之间关系的分析结果表明,Loop区突变对Cry1Ba蛋白的结构和功能影响非常显著;Loop1和Loop2在决定Cry1Ba对小菜蛾的毒性方面起着重要作用.     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白作用的分子机制研究进展

本文主要综述了苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）杀虫晶体蛋白在分子水平上作用机制的研究进展。杀虫晶体蛋白酶活化后形成的毒性肽一般由三个结构域组成。在杀虫过程中,毒性肽首先通过结构域Ⅱ或结构域Ⅲ的特殊部位与昆虫中肠上皮细胞膜上的受体蛋白发生专一性结合。这一结合开始是可逆的,随后发生紧密的不可逆结合。继而诱发毒性肽分子发生空间构象变化,便得结构域Ⅰ中的某些α－螺旋从α－螺旋束中弹出并插入细胞膜,并通过寡聚合作用造成膜穿孔,导致细胞渗透平衡破坏、中肠破裂、昆虫死亡。     

中华眼镜蛇细胞膜毒素CT-Ⅰ和CT-Ⅱ的400MHz~1H核磁共振比较研究:芳香残基共振峰的识别和活动性

本文用高分辨400MHz NMR’H谱对中华眼镜蛇细胞膜毒素CT-Ⅰ和CT-Ⅱ组分进行了比较研究,包括COSY谱,T_1和T_2驰豫测量.通过分析比较对CT-Ⅰ和CT-Ⅱ芳环质子的共振峰进行了初步识别.T_1和T_2驰豫测量结果表明有较大T_1和T_2值的Phe 10和Tyr 11位于伸展的有较大构象运动的分子表面区域,其余芳香残基则“埋藏”于分子内部.     

繁缕核糖体失活蛋白基因克隆及序列分析

采用同源克隆结合RACE法,克隆了繁缕核糖体失活蛋白的全长cDNA,命名为q3(GenBank accession GQ870262)。序列分析结果表明,q3的开放阅读框(ORF)长780 bp,编码259个氨基酸。序列G+C含量为41.5%,与大部分Ⅰ型RIP基因相近。q3编码的蛋白质命名为Q3,理论分子量为28.16 kD,pI为9.44,均与Ⅰ型核糖体失活蛋白相近;包含由23个氨基酸组成的信号肽。功能结构域分析发现,该蛋白含有3个蛋白激酶磷酸化位点、4个络氨酸蛋白激酶磷酸化位点和7个N-肉豆蔻酰化位点。三级结构预测发现,有35.52%的氨基酸残基参与了α螺旋,24.32%的氨基酸残基组成延伸链,40.15%的氨基酸残基随机缠绕其中。基于繁缕及其近缘种核糖体失活蛋白的氨基酸序列构建的系统发育树显示,其结构与经典分类结果基本一致。     

圆弧青霉PG37脂肪酶的生物信息学分析

利用生物信息学软件对GenBank上登录的圆弧青霉PG37碱性脂肪酶(LipⅠ)进行预测和分析。结果表明,PG37LipⅠ全肽含多个疏水区域,无明显跨膜结构域,定位于胞外,N-末端20个氨基酸为信号肽;PG37LipⅠ成熟肽是等电点为6.16的疏水性稳定蛋白质,包含一个Lipase_3的结构域,属于α/β水解酶超家族,含磷酸化位点等多种功能性位点,具有脂肪酸代谢的功能;α-螺旋和不规则卷曲是其蛋白质二级结构的主要结构元件,在三级结构中,Ser132-Asp188-His2413个氨基酸残基组成酶活性中心。     

PH结构域中的框架结构

目的 研究17个PH结构域中的框架结构。方法 利用蛋白质分析软件Clustalx 1．83对17个PH结构域的一级结构进行了序列比较,同时也对Loopl,Loop2,Looβ3以及β4-β5,β5-β6之间的序列进行比较。根据N-J方法对这17个PH结构域中p1、p2、p3和d螺旋进行聚类分析。结果 β1,β2,β3,β4,β5,β6,β7,α螺旋中存在框架结构,分别是K／R-GY／WL-K／RQ,WK／R-RW／YF-L-,L／L-Y／W Y／F,GVL／I,X--V／L／T,V／TF-XX,Y／F-F,EE--WI／L--X。结论 在这17个PH结构域中存在由保守氨基酸残基构成的框架结构。     

β肾上腺素受体的结构与功能域

β肾上腺素受体具有视紫红质样结构,包括由膜两侧亲水环相互联结7个疏水性跨膜α螺旋结构,N端无信号序列而含有2个N-糖基化位点,C端富含丝氨酸和苏氨酸残基.7个跨膜结构构成配基结合位点.β受体细胞膜内侧环状序列形成两亲α螺旋结构,与G蛋白相互作用.C端及第3个内侧环的丝氨酸及苏氨酸残基构成受体磷酸化位点,参与受体功能调控.     

关于蛋白质二级结构α-螺旋中氢键构成的准确表述

在介绍蛋白质二级结构α-螺旋中的氢键构成时,宜强调"从N端往C端方向",以及"每个氨基酸残基的C=O上的氧和它前面的第4个氨基酸残基的N-H上的氢形成氢键"这2点,这有助于学生准确理解α-螺旋结构的特点。     

一个由HSVⅠ诱导的类SR蛋白新基因的克隆

 根据mRNA差异显示分析 ,由单纯疱疹病毒 (HSV)Ⅰ型结合人成纤维细胞膜受体后 2h诱导产生的早期基因cDNA库中 ,分离到一个编码具有SR蛋白结构特征的新基因 ,该基因长 90 4bp .编码产生的蛋白含 12 1个氨基酸残基 ,分子量 14 9kD ,具有RS重复区和PPLP结构域 ,但不具备SR蛋白家族所特有的RNA识别区域 (RRM) .主要分布于细胞质内 ,仅在细胞膜相应受体与HSVⅠ结合后特异产生     

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。     

“溴”结构域研究进展

“溴”结构域是近10年来发现的广泛存在于等多种生物中的一种保守结构域,一般由60－110个氨基酸残基组成。二级结构为双性α－螺旋,三组结构为左手上下四螺旋束状结构,含一个疏水穴。“溴”结构域是一种乙酰赖氨酸结合域,主要功能是介导蛋白质－蛋白质间的相互作用。已经登录的“溴”结构域蛋白质家族有50多种,其多数成员与基因的转录调控有关,涉及核小体的装配、基因的激活和（或）共激活、酶活性的调节诸多方面。     

单核细胞增多性李氏杆菌野毒株InlB的分子特征及其表达和纯化研究

采用PCR技术扩增单核细胞增多性李氏杆菌TA野毒株内化素B(InlB)基因,进行编码分子的序列和结构分析,并克隆入大肠杆菌表达载体pET28a中诱导表达。该基因全长1893bp,编码630个氨基酸,其中前35个氨基酸残基构成信号肽序列。在推导的InlB蛋白氨基酸序列中,从N端到C端分别包括1个α-螺旋的Cap结构域、6个富含亮氨酸的重复基序(LRR)、1个免疫球蛋白样结构域(IR)、1段B重复序列和3个串联的GW结构域,同时还存在5个潜在的N-联糖基化位点,Leu占所有氨基酸残基的10.2%。与GenBank已经报道的18个不同流行株InlB基因相比,核苷酸和推导的氨基酸序列的同源性分别在91.1%~99.6%和92.3%~99.8%之间。重组菌菌体裂解物经SDS-PAGE和Western blot分析证实该基因已经正确表达。用Ni2 亲和层析柱纯化了InlB重组蛋白。     

不同宿主H1N1病毒血凝素蛋白(HA)受体结合位点的变异特征

2009年全球性爆发的H1N1病毒已经导致213个国家和地区受到感染, 有16 226人死亡。病毒与宿主细胞表面受体的结合是病毒感染不可缺少的第一步, 从而导致病毒膜与宿主细胞膜的融合。血凝素(Hemagglutinin, HA)就是介导这种受体结合与膜融合的病毒蛋白, 受体结合位点(Receptor binding sites, RBSs)位于HA蛋白三聚体中每个单体的球形头部, 主要由190位螺旋(190~198aa)、130位环(135~138aa)和220位环(221~228)3个二级结构域组成。文章收集了1918~2009年间1 221株H1N1病毒株的HA1序列(长度为327个氨基酸残基), 通过序列比对、各位点氨基酸残基的熵值以及3D结构模拟等生物信息学研究。结果显示不同宿主的不同病毒RBSs具有不同的熵值, 而且不同宿主的病毒HA1其RBSs具有不同的优势序列。3D结构模拟也显示了H1N1不同HA1之间在190位螺旋构象上的细微差异。该研究揭示了不同HA1上RBSs的一些新的特征, 为进一步探讨病毒感染的机理提供了新的信息     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白作用的分子机制研究进展

本文主要综述了苏云金芽胞杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白在分子水平上作用机制的研究进展。杀虫晶体蛋白经蛋白酶活化后形成的毒性肽一般由三个结构域组成。在杀虫过程中,毒性肽首先通过结构域Ⅱ或结构域Ⅲ的特殊部位与昆虫中肠上皮细胞膜上的受体蛋白发生专一性结合。这一结合开始是可逆的,随后发生紧密的不可逆结合。继而诱发毒性肽分子发生空间构象变化,使得结构域Ⅰ中的某些α螺旋从α螺旋束中弹出并插入细胞膜,并通过寡聚合作用造成膜穿孔,导致细胞渗透平衡破坏、中肠破裂、昆虫死亡 。     

分子伴侣GroE系统能量传递机制的研究

用SwissPDBViewer软件对分子伴侣GroE系统与底物的相互作用进行了模拟 ,结果表明 :GroEL顶端结构域在GroES和靶蛋白结合之后发生了明显的变化 ;GroEL的cis环上有与三磷酸腺苷ATP相结合的位点 ,ATP水解之后形成的ADP与活性中心的残基相结合 ,而这种结合除导致残基Thr30的构型发生了变化之外 ,其它残基的空间位置和构型基本保持不变 ,暗示其它残基在能量传递过程中形成了刚性骨架 ,而与ADP分子磷酸键结合的残基Thr30则是能量传递的力点。     

Kunitz 型丝氨酸蛋白酶抑制剂结构与功能研究

蛋白酶抑制剂在酶学及蛋白质的结构与功能关系研究中有重要意义,Kunitz型丝氨酸蛋白酶抑制剂是其中最重要的,也是研究最广泛的蛋白酶抑制剂之一．该类蛋白酶抑制剂三维结构高度保守：由一个明显的疏水核心、三对高度保守的二硫键桥、三链β-折叠和一个N端3 10螺旋及一个C端α-螺旋组成．3对二硫键对分子空间结构的稳定起着非常重要的作用．这一类型抑制剂有5个主要的活性位点：P1、P1’、P3、P3’、P4,它们都位于一个溶剂暴露的环上．P1位点是抑制作用的关键活性位点,抑制剂的专一性由P1位点氨基酸残基的性质决定;P1’位点氨基酸残基的侧链大小对抑制剂．酶的结合常数有很大影响,用大的侧链残基取代会导致结合常数降低;P4位点残基被取代经常产生负效应,会导致活性区域环的构象发生很大改变,从而影响酶与抑制剂的结合．     

模拟α-螺旋多肽类似物抑制剂设计的研究进展

抑制剂筛选主要是通过反复、高通量地筛选化合物库,这个过程存在着对已有化合物库的依赖性和一定的机遇性。通过分析蛋白质数据库(PDB)发现,大多数蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)界面以α-螺旋结构为主体。α-螺旋多肽的骨架结构及其热点氨基酸残基(hotspots)为高效理性设计小分子抑制剂提供了模板。对近几年来依据多肽类似物和小分子化合物模拟α-螺旋结构设计抑制剂的研究进展进行了概述,同时对依据模拟α-螺旋设计抑制剂骨架的结构原理进行了讨论。