壳聚糖酶结构与功能的研究进展

壳聚糖酶是一类对壳聚糖具有较高催化活性而几乎不水解几丁质的糖苷水解酶,其可将高分子量的壳聚糖转化为低分子量的功能性壳寡糖。近年来,对壳聚糖酶的相关研究取得了显著进展,因此,本文对其生化性质、晶体结构、催化机制和蛋白质工程改造进行总结和探讨,并对酶法制备壳寡糖纯品进行展望,这将加深研究者对壳聚糖酶作用机制的认识,推动壳聚糖酶的工业应用。     

中科院上海药物所GPCR结构与功能研究取得突破性进展

2013年3月21日,Science同期发表两篇在线文章,介绍中国科学院上海药物研究所徐华强课题组、蒋华良课题组、美国Scripps研究所Ray Stevens课题组、北卡罗那大学Bryan Roth课题组的联合研究成果。该项研究成功解析了五羟色胺受体     

果胶甲酯酶的结构与功能研究进展

果胶甲酯酶(PME)是一种重要的果胶酶,其水解果胶中的甲酯基从而释放甲醇并降低果胶的甲酯化程度。目前在食品加工、茶饮料、造纸等生产工艺中有着广泛的应用前景。随着对PME的深入研究,已报道了几种不同来源的酶晶体结构,对这些已获得的晶体结构进行分析发现,PME属于右手平行β-螺旋结构,其催化残基为2个保守的天冬氨酸和1个谷氨酰胺残基,并且在催化过程中分别起到了一般酸碱、亲核试剂以及稳定中间体的作用。同时对其底物特异性进行分析,初步了解其底物与活性位点的识别机制。文中针对这几个相关方面进行了系统的综述。     

His-234是毛白杨对香豆酸 ∶ CoA连接酶的重要酶催化活性残基

对香豆酸∶CoA连接酶(4-coumarate: coenzyme A ligase,4CL)是植物苯丙烷类代谢途径中的一个重要的酶．4CL以肉桂酸衍生物(香豆酸、咖啡酸、阿魏酸等)、ATP和CoA为底物合成相应的酰基-CoA酯,这些酰基-CoA酯是一系列重要化合物(如木质素)的前体．4CL的酶催化反应分两步进行：第一步以肉桂酸衍生物和Mg² -ATP为底物合成酰基-AMP,第二步用CoA取代AMP,产生酰基-CoA酯,催化过程中酶的构象产生明显的变化．因为4CL在木质素的合成中所起的作用,这个酶是通过蛋白质工程方法改进林产品质量的重要靶标．我们通过X射线衍射技术,解析了毛白杨对香豆酸∶CoA连接酶1(Pt4CL1)与其中间产物对香豆酰-AMP的复合物晶体结构,与同家族成员结构比对,确定所获得的蛋白质结构为Pt4CL1催化第二步反应,即酰基-CoA酯合成的构象．结构分析表明：His-234残基在Pt4CL1的酶催化机理中起着多重作用,即通过侧链与AMP磷酸基团形成氢键,降低磷酸基团的负电荷,催化CoA的亲核取代反应;侧链可以采取两种不同的构象以调节CoA进入Pt4CL1的催化中心;His-234的侧链还可能夺取CoA巯基的质子,从而增强CoA的亲核反应活性．突变体酶活数据结果也显示His-234对Pt4CL1的活性非常重要,是Pt4CL1催化中心的活性残基．     

人二氢乳清酸脱氢酶蛋白的表达、纯化及其与新型抑制剂的晶体结构

人二氢乳清酸脱氢酶（human dihydroorotate dehydrogenase, hDHODH）是催化嘧啶从头合成途径的一个关键酶。近年来,多种研究表明,抑制该酶可缓解类风湿性关节炎的症状。但该酶的抑制剂甚少,寻找该酶的高效抑制剂具有重要意义。本研究利用PCR技术扩增hDHODH基因,构建重组质粒pET-19b-hDHODH,并在大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli ) BL21(DE3)中表达,获得可溶性蛋白质。用Ni2+-NTA亲和层析柱对蛋白质进行纯化,获得较高（90%）纯度的hDHODH蛋白,将蛋白质与抑制剂3-(5-乙硫基)-1H-1, 2, 4-三氮唑-3-)苯甲酸和底物DHO混合孵育。用Hampton试剂盒初筛晶体并用棋盘法进行优化,获得晶形完美、衍射能力很强的hDHODH蛋白复合物单晶。用X射线衍射晶体,用CCP4、Coot软件解析结构,获得hDHODH蛋白复合物晶体结构。从解析的结构中可以看出,抑制剂与蛋白质的吻合度非常高,且抑制剂通过亲水的羧基端与蛋白质356位和147位的酪氨酸形成氢键网络。抑制剂的5元环与蛋白质359位的亮氨酸和360位的苏氨酸相互作用,使抑制剂与蛋白质牢固结合。该复合物晶体结构的顺利解析,将为开发新型特异性抗类风湿性关节炎药物提供重要基础。     

毛蕊花糖苷的生物合成研究进展

毛蕊花糖苷是由咖啡酸、羟基酪醇、葡萄糖和鼠李糖组成的苯乙醇苷类衍生物,广泛存在于多种天然药用植物中,具有抗炎、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、镇痛、神经保护、改善性功能、免疫调节和改善细胞记忆等多方面的生物活性.然而,植物提取来源的毛蕊花糖苷存在含量低、环境污染问题,无法实现绿色可持续的规模化生产.利用合成生物学成功构建...     

《自然-结构与分子生物学》：解析肉碱膜转运蛋白晶体结构

中国科学院生物物理研究所江涛研究员领衔的科研小组在肉碱膜转运蛋白CaiT三维结构研究方面取得最新的进展,相关成果文章刊登在3月28的《自然一结构与分子生物学》（Nature Structural ＆MolecularBiology）上。     

芳香聚酮早期后修饰环化酶的结构分类和功能分析

聚酮是一类结构和生物活性多样的天然产物,根据结构特点可以分为芳香聚酮和复合聚酮两大类。芳香聚酮环化酶是芳香聚酮生物合成过程中一种非常重要的早期后修饰酶,是决定芳香聚酮骨架结构的主要影响因素。根据序列和结构的相似性,芳香聚酮环化酶可以分为不同的种类。本文主要对其中3类芳香聚酮环化酶结构和功能进行了简要总结,从晶体结构、催化反应和催化机制等方面对它们进行了分类描述和功能分析,并结合自己实验室工作介绍了杰多霉素B环化酶催化机制的研究方法。     

大气汞源解析受体模型研究进展

大气汞循环演化对全球汞的生物地球化学循环起着极其重要的作用。人为活动(化石燃料燃烧、水泥生产、氯碱制造以及金属冶炼与加工等)已成为大气汞的重要来源。在一定条件下,大气中的汞会发生干湿沉降而对某一局部环境——受体产生很大的影响。大气汞沉降在城市和工业区呈现出很强的空间梯度现象,排放源附近的汞沉降量明显较强。利用对受体的研究开展大气汞的源解析工作,是大气汞研究的一个重要领域。本文综述了污染物源解析的受体模型的研究及应用,介绍了化学质量平衡法、因子分析法、正交矩阵因子分解法、多元线性回归法等方法,概括了源解析在大气汞方面的应用成果,对我国区域大气汞源解析受体模型的建立及应用进行了探讨。     

Structural and Functional Characterization of Acinetobacter baumannii Nucleoside Diphosphate Kinase

近年来,鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)在医院里越来越受到人们的关注,尤其是在重症监护病房(ICUs)．它以强大的多重耐药性(multiresistance)而闻名．核苷二磷酸激酶(nucleoside diphosphate kinase,NDK)是一种进化上非常保守的酶,它能催化核苷之间磷酸基团的转移．我们解析了鲍曼不动杆菌NDK野生型和C端氨基酸残基Arg141-Thr142-Arg143(RTR)截短突变体的结构．通过和黄色黏菌(Myxococcus xanthus)NDK的三维结构进行比较,推断鲍曼不动杆菌NDK的催化机制和黄色黏菌类似．通过激酶活性实验和圆二色谱实验,发现鲍曼不动杆菌NDK E28A突变体二级结构发生了改变,从而导致蛋白催化活性降低,说明Glu28是鲍曼不动杆菌NDK结构中非常关键的氨基酸残基．鲍曼不动杆菌NDK C端RTR截短突变体显示出催化活性极大的降低,这可能与C端RTR残基介导的二体间相互作用有关．虽然RTR截短突变体中的Lys33伸向了和野生型中不同的方向,和Val15产生相互作用弥补了一部分因为RTR截短丢失的相互作用,维持了RTR截短突变体和野生型类似的结构．但是,Lys33产生的相互作用依然太弱,不足以维持蛋白在催化的动态过程中整体结构的高效转换．我们解析的鲍曼不动杆菌NDK晶体高分辨率结构将有助于科学家设计针对鲍曼不动杆菌的药物．