马氏钳蝎中性神经毒素BmK M4 0.20nm晶体结构测定

BmKM4是一种中性蝎神经毒素,在BmK系列中具有中等毒性,属GroupⅢα-型毒素.纯化样品结晶为六方晶体,空间群为P61.运用X射线衍射分析技术,通过分子置换法在0.20nm分辨率水平测定了BmKM4晶体结构,并对模型结构进行了修正.最后的晶体学R因子为0.142,自由R因子为0.173,模型的标准键长偏差为0.0015nm,标准键角偏差为1.753°.在一个不对称单位里加入了64个水分子.精化的结构显示第10位残基含有1个反常的非脯氨酸顺式肽键.将精化后的结构与GroupⅡα-型蝎毒素BmKM8(酸性弱毒素)的结构进行比较,并以此为基础讨论该cis肽键可能的结构意义.     

二聚体蝎钠通道毒素的1.4Å分辨率晶体结构：反常非脯氨酸顺式肽键及其内在结构因素

报道了以二聚体存在的dimo-BmK M1的1.4Å分辨率晶体结构. 蛋白质中的肽键是局部双键,不可旋转,因此具有顺式 (cis) 和反式 (trans) 两种构型,它们不能通过旋转操作相互转换. 非脯氨酸顺式肽键是指形成该肽键的氨基是由脯氨酸以外的氨基酸提供的 (Xaa-nonPro),这类肽键的顺式构型的自由能远比反式高,因此极少出现在天然蛋白质结构中. 事实上,在长时间中,多肽链的“反式肽键连接”被视为蛋白质结构的一条基本规则,把顺式肽键视为不可能. 随着高分辨率精确蛋白质结构数量的增加,近年来有详细的统计分析揭示,非脯氨酸顺式肽键 (Xaa-nPro) 在蛋白质结构中出现的几率为0.03%～0.05%,而且大多存在于功能敏感的结构区域,可能具有重要意义. 但由于所用的基本结构数据都来自晶体结构,对这种反常肽键是否由结晶环境影响而形成,存在疑问. 此前曾在以单体形式存在的蝎神经毒素mono-BmK M1的高分辨率结构中发现其中肽键Pro9-His10是非脯氨酸顺式肽键,并详细分析了其结构-功能意义. 以二聚体存在的dimo-BmK M1的1.4Å分辨率晶体结构表明,它与mono-BmK M1有不同的空间群、不同的分子堆积方式,不同的晶体环境. 结构模型被高度精化, R_cryst达到0.109. dimo-BmK M1结构显示,在不对称单位中的两个M1分子在同一位置 (残基9-10之间) 都清晰地存在顺式肽键. 立体化学分析显示,这一肽键的几何参数和局部结构与mono-BmK M1中的 (9-10) 顺式肽键基本相同. 这一结果表明,非脯氨酸顺式肽键9-10的存在与结晶环境无关,是BmK M1分子的固有结构特征. 在此基础上,综合分析了与顺式、反式肽键相关的结构元素,发现与残基 (8-19) 序列模体-KPXNC- (X为任意氨基酸) 所决定的特征回折结构可能是分子内在的主要结构因素,其中第8位残基是Lys或Asp对决定肽键是顺式还是反式有关键作用. 近来的突变实验及其晶体结构测定已证实,Lys8/Asp8是 (9-10) 肽键顺式/反式异构的结构开关,它们对该类分子与不同种属钠通道作用的专一选择性具有重要作用. 通过BLAST搜索,发现在其他18个蛋白质中也存在相同的序列模体-KPXNC-,推测在这些蛋白质的相应肽键位置也可能存在反常的脯氨酸顺式肽键.     

商陆种子抗病毒蛋白的0.25nm分辨率晶体结构

在高蛋白浓度 ( 1 0 0mg/mL)和高温 ( 33℃ )条件下得到了美洲商陆种子抗病毒蛋白的单晶 ,具有较高的衍射分辨率 .用分子置换法在 0 .2 5nm分辨率确定了该蛋白晶体结构的初始模型 ,经分子动力学修正技术精化 ,晶体学R因子为 1 8.1 5 % ,键长键角对理想值的均方差分别为 0 .0 0 1 6nm和 2 .0 4° .通过与另外两种商陆抗病毒蛋白结构的比较 ,发现连接第 5条 β链段和第 2个α螺旋的环套区位于活性中心附近 ,并且为序列和结构的多变区 ,其上分布着可能的活性残基 ,因而可能是与活性差异有关的区域     

二聚体蝎钠通道毒素的1.4(A)分辨率晶体结构:反常非脯氨酸顺式肽键及其内在结构因素

报道了以二聚体存在的dimo-BmK M1的1．4A分辨率晶体结构．蛋白质中的肽键是局部双键,不可旋转,因此具有顺式（cis）和反式（trans）两种构型,它们不能通过旋转操作相互转换．非脯氨酸顺式肽键是指形成该肽键的氨基是由脯氨酸以外的氨基酸提供的（Xaa-nonPro）,这类肽键的顺式构型的自由能远比反式高,因此极少出现在天然蛋白质结构中．事实上,在长时间中,多肽链的“反式肽键连接”被视为蛋白质结构的一条基本规则,把顺式肽键视为不可能．随着高分辨率精确蛋白质结构数量的增加,近年来有详细的统计分析揭示,非脯氨酸顺式肽键（Xaa-nPro）在蛋白质结构中出现的几率为0．03％～0．05％,而且大多存在于功能敏感的结构区域,可能具有重要意义．但由于所用的基本结构数据都来自晶体结构,对这种反常肽键是否由结晶环境影响而形成,存在疑问．此前曾在以单体形式存在的蝎神经毒素mono-BmK M1的高分辨率结构中发现其中肽键Pr09-His10是非脯氨酸顺式肽键,并详细分析了其结构．功能意义．以二聚体存在的dimo-BmK M1的1．4A分辨率晶体结构表明,它与mono．BmK M1有不同的空间群、不同的分子堆积方式,不同的晶体环境．结构模型被高度精化,Rcryst达到0．109．dimo-BmK M1结构显示,在不对称单位中的两个M1分子在同一位置（残基9．10之间）都清晰地存在顺式肽键．立体化学分析显示,这一肽键的几何参数和局部结构与mono．BmK M1中的（9．10）顺式肽键基本相同．这一结果表明,非脯氨酸顺式肽键9．10的存在与结晶环境无关,是BmK M1分子的固有结构特征．在此基础上,综合分析了与顺式、反式肽键相关的结构元素,发现与残基（8．19）序列模体-KPXNC-（X为任意氨基酸）所决定的特征回折结构可能是分子内在的主要结构因素,其中第8位残基是Lys或Asp对决定肽键是顺式还是反式有关键作用．近来的突变实验及其晶体结构测定已证实,Lys8／Asp8是（9-10）肽键顺式／反式异构的结构开关,它们对该类分子与不同种属钠通道作用的专一选择性具有重要作用．通过BLAST搜索,发现在其他18个蛋白质中也存在相同的序列模体．KPXNC-,推测在这些蛋白质的相应肽键位置也可能存在反常的脯氨酸顺式肽键。     

7号淀粉酶链霉菌M1033菌株木糖异构酶晶体结构研究

7号淀粉酶链霉菌M1033菌株木糖异构酶(SDXyI).19nm分辨率晶体结构已经解出.晶体空间群为I222,晶胞参数为a=9.884nm,b=9.393nm,c=8.798nm.参考锈赤链霉菌木糖异构酶(SRXyI)的晶体结构模型,通过分析晶体密堆积关系和晶体学R因子搜索,获得了SDXyI晶体结构的初始模型.采用PROLSQ软件包使用0.60～0.19nm分辨率衍射数据对模型进行了修正.最终模型的晶体学R因子为0.177,键长键角均方根偏差分别为0.0019nm和2.1°.与SRXyI相比较,SDXyI整体构象未发生明显变化,活性中心构象有显著差异.     

东亚马氏钳蝎(Buthus martensi karsch)蝎毒神经毒素的园二色性研究

本文研究了从东亚马氏钳蝎中纯化的神经毒素BmKⅢ的园二色性,并对不同类型毒素的CD光谱进行了比较.BmKⅢ在水溶液中的近紫外CD谱在274和290nm处显示二正峰,279nm处显示一肩峰.远紫外CD谱在209nm处呈一强负峰,为典型的β-折迭图谱.在中性水溶液中,其主链构象参数分别为4.0%α-螺旋,63%B-折迭,33%无规卷曲和回折.溶液的pH对BmKⅢ的构象影响不大,但分子在碱性溶液中构象的变化较之中性及酸性溶液稍大.温度的升高对其分子的构象有影响,但这种温度诱导的构象变化是可逆的.SDS的加入可诱导β-折迭转变为α-螺旋.在同时存在β-疏基乙醇时,分子的有序结构完全消失.几种不同的哺乳动物神经毒素以及它们同甲壳动物神经毒素的比较研究指出,它们的远紫外CD谱很相似, 但其近紫外CD谱却有差异,尤其是哺乳动物类同甲壳动物类毒素之间差异更大.     

产自东亚钳蝎的钠通道调节剂的抗癫痫/促癫痫作用（英文）

东亚钳蝎(Buthus martensii Karsch, BmK)是治疗癫痫的经典中药之一,已有上千年的历史。从BmK毒液中分离纯化的神经毒素被认为是作用于膜离子通道的主要活性成分。电压门控钠通道(voltage-gated sodium channels, VGSCs)在癫痫发生中起着重要的作用,使其成为重要的癫痫药物靶点。BmK的长链毒素由60～70个氨基酸残基组成,能特异性识别VGSCs,其中用于建立癫痫模型的α-样神经毒素与VGSC受体位点3结合,可诱发鼠类癫痫。而β或β-样神经毒素则与VGSC受体位点4结合,对癫痫模型有显著的抗惊厥作用。本综述旨在阐明BmK多肽作用于VGSCs的抗惊厥或惊厥作用,同时也为抗癫痫药物设计提供潜在的框架。     

蝎长链神经毒素研究进展

蝎长链神经毒素由60－76个残基组成,含4对二硫键,主要作用于可兴奋细胞的Na^ 通道,这些毒素的作用方式和选择性各有不同,其中功能相似的毒素,其蛋白质及基因序列也都很相似,所有这些长链毒素的三结构地都采用相似的折叠方式,对这些毒素结构与功能研究的深入,将有利于我们对蝎毒素作用机理的了解,并有可能使其更具有生物防虫害或疾病治疗等实际意义。     

模型蛋白Trp-cage残基互作及外在因素对其结构折叠稳定性影响的研究

蛋白质折叠驱动力主要取决于结构上残基间的相互作用,尤其是其侧链间的作用.迷你蛋白Trp-cage结构典型且可快速折叠,是理论和实验研究蛋白质折叠的理想模型.尽管该蛋白仅由20个氨基酸组成,但其结构中残基间的相互作用甚为复杂且侧链类型多样.由于现有力场参数对其相互作用描述的精度问题,其折叠模型仍有分歧.本文以模型蛋白Tr...     

二聚体蝎钠通道毒素的1.4 分辨率晶体结构:反常非脯氨酸顺式肽键及其内在结构因素(英文)

报道了以二聚体存在的dimo-BmKM1的1.4!分辨率晶体结构.蛋白质中的肽键是局部双键,不可旋转,因此具有顺式(cis)和反式(trans)两种构型,它们不能通过旋转操作相互转换.非脯氨酸顺式肽键是指形成该肽键的氨基是由脯氨酸以外的氨基酸提供的(Xaa-nonPro),这类肽键的顺式构型的自由能远比反式高,因此极少出现在天然蛋白质结构中.事实上,在长时间中,多肽链的“反式肽键连接”被视为蛋白质结构的一条基本规则,把顺式肽键视为不可能.随着高分辨率精确蛋白质结构数量的增加,近年来有详细的统计分析揭示,非脯氨酸顺式肽键(Xaa-nPro)在蛋白质结构中出现的几率为0.03%～0.05%,而且大多存在于功能敏感的结构区域,可能具有重要意义.但由于所用的基本结构数据都来自晶体结构,对这种反常肽键是否由结晶环境影响而形成,存在疑问.此前曾在以单体形式存在的蝎神经毒素mono-BmKM1的高分辨率结构中发现其中肽键Pro9-His10是非脯氨酸顺式肽键,并详细分析了其结构-功能意义.以二聚体存在的dimo-BmKM1的1.4"分辨率晶体结构表明,它与mono-BmKM1有不同的空间群、不同的分子堆积方式,不同的晶体环境.结构模型被高度精化,Rcryst达到0.109.dimo-BmKM1结构显示,在不对称单位中的两个M1分子在同一位置(残基9-10之间)都清晰地存在顺式肽键.立体化学分析显示,这一肽键的几何参数和局部结构与mono-BmKM1中的(9-10)顺式肽键基本相同.这一结果表明,非脯氨酸顺式肽键9-10的存在与结晶环境无关,是BmKM1分子的固有结构特征.在此基础上,综合分析了与顺式、反式肽键相关的结构元素,发现与残基(8-19)序列模体-KPXNC-(X为任意氨基酸)所决定的特征回折结构可能是分子内在的主要结构因素,其中第8位残基是Lys或Asp对决定肽键是顺式还是反式有关键作用.近来的突变实验及其晶体结构测定已证实,Lys8/Asp8是(9-10)肽键顺式/反式异构的结构开关,它们对该类分子与不同种属钠通道作用的专一选择性具有重要作用.通过BLAST搜索,发现在其他18个蛋白质中也存在相同的序列模体-KPXNC-,推测在这些蛋白质的相应肽键位置也可能存在反常的脯氨酸顺式肽键.     

东亚马氏钳蝎(Buthus martensi Karsch)神经毒素组分BmK Ⅲ的激光拉曼光谱研究

毒素BmKⅢ是从马氏钳蝎毒液中提取的一个毒性最强的α类神经毒素.从该组分的水溶液和重水溶液拉曼光谱(450—1750cm~(-1))的分析,可以确定其分子的二级结构中以β折迭为主,有较大量的β回折结构和一定数量的无规卷曲,α螺旋不多.采用Lippert提出的线性方程组法计算得到分子中含β折迭41.7%,α螺旋17.7%,无规卷曲40.6%.分子中的四对二硫键均为gauche—gauche—gauche构型.侧链芳香性氨基酸残基大多数暴露在分子表面.文中对有有关毒素构象方面的问题进行了讨论.     

东亚马氏钳蝎(Buthus martensi Karsch)神经毒素组分BmK Ⅲ的激光拉曼光谱研究

毒素BmKⅢ是从马氏钳蝎毒液中提取的一个毒性最强的α类神经毒素.从该组分的水溶液和重水溶液拉曼光谱(450—1750cm~(-1))的分析,可以确定其分子的二级结构中以β折迭为主,有较大量的β回折结构和一定数量的无规卷曲,α螺旋不多.采用Lippert提出的线性方程组法计算得到分子中含β折迭41.7%,α螺旋17.7%,无规卷曲40.6%.分子中的四对二硫键均为gauche—gauche—gauche构型.侧链芳香性氨基酸残基大多数暴露在分子表面.文中对有有关毒素构象方面的问题进行了讨论.     

中华眼镜蛇细胞毒素溶液构象的激光拉曼光谱研究

由中华眼镜蛇细胞毒素CTⅡ、CTⅢ和CTⅣ水和重水溶液的拉曼光谱,按照Lippert的方法计算了它们的二级结构含量.β折叠含量为33-35%,无规卷曲为59%.后者包括大量β回折结构.根据S-S伸缩振动频率,C-C-S-S-C-C构型都属于扭曲—扭曲—扭曲式.它们的三个酪氨酸残基有两个埋藏在分子内部,一个暴露在分子表面.联系已知结构的神经毒素erabutoxin b对上述结果进行了论讨.     

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     

蝎毒素可被用作构建肽类新药分子的“骨架”

蝎毒素可被用作构建肽类新药分子的“骨架”吉永华,赵菁（中国科学院上海生理研究所,上海２０００３１）（中国科技大学生物系九六届实习生）关键词蝎神经毒素多肽,分子模板,新药研制与开发经过近４亿年的漫长进化过程,蝎子由原先约２ｍ多长海生庞然大物逐渐演化为现...     

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ-(HWTX-Ⅰ)28肽类似物的化学合成与活性鉴定

虎纹捕鸟蛛毒素-(huwentoxin-,HWTX-)是从我国虎纹捕鸟蛛毒素中分离纯化得到的一种多肽类神经毒素.该多肽分子由33个氨基酸残基组成,含三对二硫键.其一级结构和三级结构均已测定.弄清该毒素的活性部位,是研究其结构功能关系的基础.用固相Fmoc化学合成的方法,合成了虎纹捕鸟蛛-的28肽类似物.该突变体去掉了天然毒素分子N端的Alal和C端的Lys30-Trp31-Lys32-Leu33共5个残基.用氧化还原型谷胱甘肽法完成二硫键配对,并用HPLC进行纯化,所得突变体与天然HWTX-的紫外光谱相似.质谱鉴定确认合成产物正确,分子量为3124,浓度为1×10-5g/ml的突变体能可逆阻断小白鼠膈神经-膈肌的接头传递,阻断时间为60～70min.与天然毒素比较,活性有所下降.结果说明HWTX-的N端、C端残基对其生物活性有一定影响,但不是位于活性中心的重要残基.由结果推测,虎纹捕鸟蛛毒素-的活性中心位于该分子中连接β-折叠的回环区     

江浙蝮蛇毒中性磷脂酶A2晶体的非晶体学对称性研究

用悬滴气相扩散法获得了突触前神经毒素中性磷脂酶A₂的晶体,空间群为P2₁,并有明显的C2赝对称性.晶胞参数为a=10.836nm,b=8.486nm,c=7.082nm,β=109.87°在Siemens X-200B面探测器上收集了0.26nm分辨率的衍射数据.赝C2对称性揭示存在一个平行于晶体学b轴方向的非晶体学二重对称轴.采用POLARRFN程序进行分子置换法的自身旋转函数计算,在不同积分半径和分辨率范围均得到了稳定且相对突出的4个峰,对应3个一般方向的非晶体学二重对称轴和1个特殊的非晶体学对称关系.从它们之间的相互关系推测晶胞内多个分子的堆积情况:分子可能以二体形式存在,并以“二体的二体”方式排列.     

意蜂工蜂酸性磷酸酶的纯化及其酶学特性

从意蜂Apis mellifera工蜂体内分离提纯酸性磷酸酶（ACPase, EC3.1.3.2）,并对其性质进行了研究。将工蜂酸性磷酸酶的初提物经分段盐析、DEAE-Sepharose FF离子交换层析及Sephadex G-200 凝胶过滤等纯化步骤,得到经聚丙烯酰胺凝胶电泳为单一蛋白区带的酶液。提纯倍数为77.24,酶液比活力为16.22 U/mg（对硝基苯磷酸二钠作底物）。利用凝胶过滤法测定酶的相对分子质量为135 kD,SDS-PAGE测定酶的亚基相对分子质量为63 .1 kD。酶的等电点为4.46和4.79。非还原/还原（NR/R）单向、双向SDS-PAGE显示酶分子含有链内二硫键。对二级结构圆二色谱分析显示,酶分子中α-螺旋占13.84%,β-折叠占25.68%,无规则卷曲占56.34%。氨基酸组成分析结果表明, 酸性磷酸酶约含有507个氨基酸残基,富含门冬氨酸残基。     

东亚钳蝎中一个中性哺乳动物神经毒素全长cDNA的克隆和分析

构建了东亚钳蝎毒腺cDNA库,根据东亚钳蝎中性哺乳动物神经毒素BmKM4的氨酸序列设计并合成引物用PCR方法从库中筛选到BmKM4全长cDNA序列。它由5′UTRc、可读框和3′UTR组成。与其他东亚钳蝎哺乳动物神经毒素cDNA的相应区域相比,BmKM4cDNA的5′UTR的高度保守,而其3′UTR则变异较大。AUG的旁侧序列为AAAATGAA,与绝大多数蝎毒素基因一致。在BmKM4mRNApoly(A)属上游17nt处,有一典型的腺苷化信号（AATAAA）。可读框编码84个氨基酸的毒素前体,包括N端19个氨基酸组成的信号肽,中间64个氨基酸残基组成的成熟毒素,以及C末端的额外碱性氨基酸Arg。根据一般规律,尾端Arg在毒素前体的成熟过程中会被切除。     

三叶肽：从结构到功能

三叶结构域是一段由38－39个氨基酸组成的多肽序列,其中包含6个高度保守的半胱氨酸残基,这6个半胱氨酸残基以1－5,2－4,3－6的交联方式形成三对二硫,窝囊鑫肽链折叠成特征性的三叶结构。已发现的哺乳动物三叶肽有三种：pS1、SP及ITF。三叶肽通常位于消化道腔面的粘膜层,具有保护和修复功能,在维持粘膜的完整性中发挥着重要作用。