正常和反常PRION分子PrP~C和PrP~(Sc)的空间结构模建和电子结构计算

朊蛋白（ＰＲＩＯＮ） 是一种不同于细菌,真菌,病毒的新的病原体。１９９６ 年英国“疯牛病”引起了对ＰＲＩＯＮ 研究的高潮。ＰＲＩＯＮ 分子生物学研究的关键是解释ＰＲＩＯＮ 蛋白构象转换的生物学本质。本文从构象模建,量子化学整体从头算的水平上对两个构象的电子结构进行了计算比较,从中发现了ＰＲＩＯＮ 蛋白分子电子结构上区别于其他分子的特异性, 并对计算所得的活性部位进行了讨论。     

基底周期拉伸引起ECV-304细胞形态学变化的分析

对ECV-304细胞施以最大应变10％、0.67Hz的周期拉伸,利用计算机图像处理系统,对周期拉伸过程中ECV-304细胞的取向调整进行了形态学分析,结果显示：周期拉伸能引起细胞长轴取向垂直于最大主应变方向;加载12h内细胞长短径比增加,12-24h之间长短径比下降,随后趋于稳定;细胞在周期拉伸最大主应变方向上的最大截距缩短,而在垂直于最大主应变方向上的最大截距延长;取向调整的过程与长短径比增大的过程有显著的相关性。表明在周期拉伸过程中的取向调整是一个细胞具有方向差异性的变形过程,而不是刚性的旋转或位移。     

陕西宁强早寒武世磷酸盐化具星状表饰胚胎化石研究

后生动物胚胎化石研究对了解寒武纪大爆发中生命的个体及系统发育具有十分重要的意义。陕南早寒武世灯影组宽川铺段发现大量磷酸盐化的球状化石标本,其中的一些为保存有十分精细的星状表饰的胚胎化石,目前发现至少3种具星状纹饰的胚胎化石:圆球状胚胎、具中央收缩带的球状胚胎和表面具“拉伸构造”的花生状胚胎,其中后者为新类型。研究表明,此新类型在演化序列上处于圆球状胚胎、具中央收缩带的球状胚胎发育阶段之后,是胚胎向成体演化的一个重要中间过渡环节,这一发现为研究早寒武世早期后生动物胚胎及个体发育提供了新线索。     

短杆菌肽A-DMPC通道内离子输运的分子动力学模拟

用最近提出的构建膜体系初始构象的有效方法 ,构建了在DMPC脂膜环境下短杆菌肽A通道模型 (GA -DMPC)。通过对Na 、Ca2 、Cl-三种不同离子在GA -DMPC通道内不同位置的分子动力学模拟 ,研究离子在通道内输运过程中与通道及通道内水分子的相互作用 ,从分子动力学的角度阐明离子在通道内的输运机制。主要计算结果表明 :(1)离子在通道内的输运使GA的构象发生变化 ,GA的柔性是离子在通道内通透的重要因素 ;(2)Cl- 离子可扩大通道半径 ,Na 离子和Ca2 离子则减小通道半径。Cl-离子不能在GA通道内通透 ;(3)离子的出现使通道内水分子的偶极方向发生变化。上述结果均与实验相符。     

模拟蛋白质折叠过程的新算法研究

蛋白质折叠过程模拟是当前蛋白质研究领域的一个难点问题。针对这一问题,提出了一个描述蛋白质折叠过程的算法-拟蛇算法,并且从分子振荡和分子动力学理论两个方面来证明该算法的核心函数是可行和正确的。经过实验总结出所有蛋白质空间结构都可以通过两种类型函数构造出来,提出了描述蛋白质折叠过程模型。与其它蛋白质折叠过程模拟算法的实验结果比较表明,拟蛇算法所构造的空间结构能量值最小、相似度最好。进而说明拟蛇算法和蛋白质折叠过程模型在描述蛋白质折叠过程方面具有明显优势。     

短杆菌肽通道内离子K~＋，Na~＋，Li~＋与水的相关性

基于右手螺旋短杆菌肽Ａ离子通道模型,利用分子动力学计算机模拟方法研究了通道内离子Ｋ＋,Ｎａ＋,Ｌｉ＋与水分子的相关性．     

大鼠TGF－α修饰16肽的溶液构象

已知大鼠Ｔ０Ｆ－α的抗原部位干Ｃ环,且大鼠的ＴＧＦ—α（３４－４３）和ＴＧＦ－α（４４－５０）均有较强的活性以转化正常细胞。为了揭示其结构与功能关系,合成了大鼠ＴＧＦ－α修饰１６肽。在前文用二维核磁共振技术归属质子谱并验证其一级结构的基础上,本文测定了不同混合时间的二维ＮＯＥＳＹ谱。根据所得的数据因原始斜率法求出距离约束。通过约束分子动力学计算定出该分子的溶液构象。其中还用ＤＱＦ－ＣＯＳＹ的数据求出二面角作为决定溶液构象的参考。     

嗜热丁烷氧化古菌Candidatus Syntrophoarchaeum烷基转移酶MtaA催化丁基辅酶M的分子机制研究

【背景】嗜热古菌Candidatus Syntrophoarchaeum可以与硫酸盐还原细菌共生,通过逆转产甲烷途径进行正丁烷的氧化,但在该过程中负责催化丁基辅酶M氧化的酶尚未确定。【目的】利用分子动力学模拟证明Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白可以特异性催化丁基辅酶M中丁基的转移,并非转移甲基。【方法】使用Methanosarcina mazei辅酶M甲基转移酶Mta A的晶体结构(PDB ID:4ay8)作为模板,对Mta A_1 (Gen Bank登录号OFV65993.1)和Mta A_2 (Gen Bank登录号OFV65678.1)进行同源建模。使用分子对接得到两者分别结合CH_3-Co M和C_4H_9-Co M时的结构,并用AMBER18进行分子动力学模拟。【结果】当Mta A_1和Mta A_2分别结合C_4H_9-Co M时,表现出与4ay8晶体结构类似的TIM-Barrel折叠三维结构,但在活性中心形状、Zn~(2+)与底物距离以及活性位点附近氨基酸配位方式等方面存在差异,这可能是导致Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白催化丁基辅酶M氧化的原因。其中Mta A_2与4ay8结构更相似,活性中心氨基酸配位更完整,暗示其更可能具备催化活性。然而当Mta A_1和Mta A_2分别结合CH_3-Co M时,整体结构不合实际,活性中心Zn~(2+)与底物距离过远,表明底物几乎不可能与酶结合。【结论】Ca.Syntrophoarchaeum中的Mta A_1和Mta A_2很可能是特异性的丁基转移酶,而非催化甲基的转移,其中Mta A_2具备活性的可能性更高。     

半理性设计进化土曲霉来源的ω-转氨酶AtTA热稳定性

转氨酶(ω-transaminase,ω-TA)作为一种天然的生物催化剂,在手性胺类化合物的合成中具有较好的应用前景。但ω-TA在催化非天然底物的反应过程中存在稳定性差、活性低的缺陷,大大限制了ω-TA的应用。为改善此缺陷,针对来源于土曲霉(Aspergillus terreus)的(R)-ω-TA(At TA),采用基于分子动力学模拟的计算机辅助设计与随机突变、组合突变相结合的策略进行酶的热稳定性改造,获得了热稳定性与活性同步提高的最佳突变酶At TA-E104D/A246V/R266Q (M3)。与At TA野生酶(wild-type, WT)相比,M3的半衰期t_1/2 (35℃)由17.8 min提升至102.7 min,提升了4.8倍,半失活温度T₅₀¹⁰比WT (38.1℃)提高2.2℃。最佳突变酶M3对丙酮酸和1-(R)-苯乙胺的催化效率分别是野生酶的1.59倍和1.56倍。分子动力学模拟与分子对接结果表明,分子内氢键与疏水相互作用的增加所导致α-螺旋的加固稳定是酶热稳定性提升的主要原因;底物分子与结合口袋氨...