酚酸物质抗氧化性及溶剂化效应的理论计算

运用M06-2X泛函对12种酚酸物质进行理论计算,以抗氧化性指标键解离焓(bond dissociation enthalpy,BDE)、电离势(ionization potential,IP)、质子解离焓(proton dissociation enthalpy,PDE)、质子亲和力(proton affinity,PA)和电子转移焓(electron transfer enthalpy,ETE)为理论指标,对酚酸在气相及溶剂中进行分析,阐释其抗氧化性及溶剂化效应。结果表明:以BDE为标准,气相中龙胆酸(C5)的BDE最低;在苯中抗氧化性最好的是咖啡酸(C6),丙酮中为龙胆酸(C5),乙醇和水中为3,4-二羟基苄醇(C2);以IP为标准,在气相及4种溶剂中抗氧化性最好的均为白藜芦醇;就抗氧化机制而言,酚酸物质主要发生氢原子转移机制。通过5种表征抗氧化性指标IP、BDE、PDE、PA和ETE分析得出,无论是酚酸脱氢阴离子还是阳离子,生成脱氢自由基的能力与受到溶剂极性大小的影响一致。总体来说,弱极性溶剂丙酮中的抗氧化能力相对最强,强极性溶剂水和乙醇中抗氧化能力稍弱于丙酮,在非极性溶剂中,酚酸的抗氧化能力相对最弱。

Illuminating β-arrestin conformational dynamics by fluorine NMR

In a recent paper, solution-state ^(19)F NMR spectroscopy was used to probe the conformational dynamics of β-arrestin-1, an essential adaptor and signaling component of the G-protein couple receptor (GPCR) signaling pathway. This work reveals a highly complex conformational energy landscape of β-arrestin-1, and illuminates the molecular mechanism of the membrane phosphoinositide PIP2-induced β-arrestin-1 activation at residue level.(https://doi.org/10.1038/s41467-023-43694-1).

笼型蛋白仿生纳米结构构建及抗病毒研究

本研究利用笼型铁蛋白亚基的解聚和自组装过程,在蛋白酶促活性位点上仿生合成1~3 nm尺径可控的金纳米团簇,构建了新型高生物活性抗病毒纳米药物Au@HFn,使用多种电镜学方法对其形貌、结构进行了表征;在抗病毒功效方面,Au@HFn具有抑制HepG 2.2.15细胞HBV s/e抗原分泌和降低HBV核酸复制的效果,抑制效果随金团簇尺径增加而提高并与纳米药物的浓度呈正相关;在细胞毒性实验测试中,Au@HFn未发现有细胞毒性,且增高了细胞活力,具有很高的生物安全性。本研究提出了一种新的抗病毒纳米药物构建策略,相对传统小分子抗病毒药物,在提高药物生物兼容性、降低毒副作用和抗耐药性等方面具有较大的潜力和应用前景。

粗粒化模拟研究核糖体30S小亚基的组装动力学

核糖体是一种生物大分子复合物,它负责蛋白质的生物合成。在大肠杆菌(E.coli)中,完整的核糖体由30S小亚基和50S大亚基组成。大约半个世纪以来,30S小亚基一直是研究核糖体体外组装的关键模型系统,并提出了其组装图谱。然而,该RNA-蛋白质复合物动态组装过程中很多的结构细节仍然未知。本文按照30S小亚基组装图谱的顺序进行了一系列粗粒化模拟,以研究其组装过程中的构象动力学。我们发现,裸露的16S rRNA三级结构非常不稳定,即使与早期组装蛋白结合后仍然会出现类似情况。中期组装蛋白可以显著限制16S rRNA的柔性,并使后者接近于天然结构。晚期组装蛋白的最终结合使16S rRNA完全获得其功能运动。特别地,我们发现蛋白S9和S3对30S小亚基的组装可能比其他核糖体蛋白有更重要的贡献。如果已知组装图谱,我们的粗粒化模拟策略可以广泛应用于研究生物大分子复合物的组装动力学。

提高冷冻电子显微镜深层蛋白结构解析分辨率智能算法被开发出来

据复旦大学复杂体系多尺度研究院2023年10月9日(Nat Methods,2023 Oct 9.doi:10.1038/s41592-023-02031-6.)报道,诺贝尔奖得主Micheal Levitt教授和马剑鹏教授领导的研究团队开发了一种新型计算方法——OPUS-DSD,该算法不但能够成功地解析冷冻电子显微镜(Cryo-EM)结构解析技术中因传统方法无法分辨而缺损的生物大分子(比如蛋白质、核酸或蛋白质/核酸复合物等)结构,并且高效精准地分辨出柔性结构域在受测样品中的构象分布。这一新方法能有效建立高精度的生物大分子结构模型,帮助解决药物设计中因目标蛋白结构不准而导致的新药研发失败问题。

生物冰核研究与应用的现状和前景

引起水由液态变为固态的物质称为冰核或成核剂 ,冰核是多种多样的 ,可为无机物、有机物等非生物 ,也可是生物 ,目前已发现 4属 2 3种或变种的细菌、4属 11种或变种的真菌和一种病毒具成冰活性。细菌冰核是一类蛋白质 ,称冰蛋白 ,由细菌冰核基因编码 ,已有 11种冰核细菌的冰核基因被克隆并在大肠杆菌中得到表达 ,冰核基因编码的冰蛋白成冰活性比较弱 ,冰蛋白通过脂、碳水化合物等共价修饰装配成成冰活性较强的冰核。真菌冰核也可能是蛋白质 ,其与细菌冰核在特性上有许多差异。影响细菌冰核成冰活性的因素较多 ,主要有菌液浓度、培养基的组成、培养温度和 p H值等。生物冰核是引起和加重植物霜害和冻害的重要因子 ,并与弱寄生真菌引起的植物病害有重要的联系 ,通过防除冰核生物减少霜害和冻害的发生、控制病害的发展 ,在某些方面已得到显著效果。生物冰核是一类重要的资源 ,已成功地应用于人工降雪、制冷和高敏检测 。

基于支持向量机融合网络的蛋白质折叠子识别研究

在不依赖于序列相似性的条件下,蛋白质折叠子识别是一种分析蛋白质结构的重要方法.提出了一种三层支持向量机融合网络,从蛋白质的氨基酸序列出发,对27类折叠子进行识别.融合网络使用支持向量机作为成员分类器,采用“多对多”的多类分类策略,将折叠子的6种特征分为主要特征和次要特征,构建了多个差异的融合方案,然后对这些融合方案进行动态选择得到最终决策.当分类之前难以确定哪些参与组合的特征种类能够使分类结果最好时,提供了一种可靠的解决方案来自动选择特征信息互补最大的组合,保证了最佳分类结果.最后,识别系统对独立测试样本的总分类精度达到61.04%.结果和对比表明,此方法是一种有效的折叠子识别方法.

酚酸抗氧化活性的理论计算

对没食子酸、咖啡酸、原儿茶酸、香草酸、阿魏酸5种酚酸类化合物进行量子化学研究。通过分子几何构型优化和能量计算,获得几种化合物分子的优化结构、前线轨道能级、O-H解离焓(BDE)和电离势(IP)。结果表明5种酚酸化合物抗氧化性能基本都源于分子中酚羟基的脱氢能力及苯环上邻、对位取代基的影响。在非极性溶剂中,5种酚酸的抗氧化活性为:咖啡酸>没食子酸>阿魏酸>原儿茶酸>香草酸;在极性溶剂中,5种酚酸的抗氧化活性为:没食子酸>咖啡酸>阿魏酸>原儿茶酸>香草酸。计算结果与实际抗氧化性能一致。

急性白血病的基因表达谱分析与亚型分类特征的鉴别

本研究基于生物信息学理论 ,运用模式识别方法和计算技术 ,对急性白血病的基因表达谱数据进行分析 ,研究急性白血病的亚型识别与分类信息基因选取问题。首先去除无关基因 ,然后利用浮动顺序搜索算法搜索特征空间生成候选特征子集 ,最后以支持向量机作为分类器进行急性白血病的亚型识别 ,并以误识率为依据鉴别出了 5个包含完整分类信息的基因。实验结果表明 ,本研究鉴别出的 5个信息基因能以 10 0 %的正确率准确识别急性白血病亚型。

蛋白质-蛋白质分子对接方法研究进展

蛋白质分子间相互作用与识别是21世纪生命科学研究的前沿和热点.分子对接方法是研究这一课题有效的计算机模拟手段.通常,蛋白质-蛋白质分子对接包括四个阶段:搜索受体与配体分子间的结合模式,过滤对接结构以排除不合理的结合模式,优化结构,用精细的打分函数评价、排序对接模式并挑选近天然构象.结合国内外研究蛋白质-蛋白质分子对接方法进展和本研究小组的工作,对以上四个环节做了详细的综述.另外,还分析了目前存在的主要问题,并提出对未来工作的展望.

硒-铁蛋白电化学反应器储存含磷化合物的研究

由透析袋、硒 -铁蛋白、恒流泵、电导仪、磁力搅拌器及电化学系统等构成硒 -铁蛋白电化学反应器。该反应器可储存流动水体中微量含磷化合物于铁蛋白的蛋白壳内,其储存量高低与流动水体中的含磷化合物含量成正比关系。经硒改造后的硒 -铁蛋白能提高有机磷农药的储存量,其储存能力与铁蛋白种类无关,可能与铁蛋白自身构象有关。

基于基因表达谱的肿瘤分型和特征基因选取

在分析基因表达谱数据特性的基础上,提出了一个将之用于肿瘤分子分型和选取相应亚型特征基因的策略。该策略包括三个步骤: 首先采用一个无监督的基因过滤算法以降低用于分型计算的数据的噪声, 其次提出了一个概率模型对样本中的分类结构进行建模,最后基于聚类的结果采用相对熵的方法获得对分类贡献大的基因作为特征基因。应用该策略对两个公开发表的数据集进行了再挖掘,结果表明不但获得了其他方法可以得到的信息,而且还提供了更精细、更具有显著生物学意义的信息,具有明显的优越性。

生物组织散射元平均间距估计的一种新方法

生物组织散射元平均间距是描述生物组织微观结构特性和生物组织超声散射特性的重要参数。本文在对生物组织超声背向散射随机建模的基础上，提出了基于生物组织超声背向散射信号突变点检测的散射元平均间距估计的新方法。实验结果表明，这种新方法不仅能估计出散射元平均间距，还能估计出散射元的空间分布与概率分布。该方法是生物组织超声散射分析的有效方法。

铁蛋白纳米蛋白壳结构与功能研究新进展

铁蛋白是广泛存在于生物体内的储存铁的蛋白质 ,它参与生物体内的铁代谢。本文从铁蛋白的亚基结构、血红素 电子隧道、铁氧化酶位点和捕获重金属离子角度 ,综述铁蛋白纳米蛋白壳的结构与功能研究的新进展。

空间和地面条件下斑头雁血红蛋白晶体结构的比较研究

在 1994年我国返回式卫星FSW 2上进行的空间蛋白质晶体生长实验中 ,获得了适合于X射线分析的空间实验组和地面对照组的斑头雁血红蛋白晶体 ,并收集了X射线衍射数据。应用分子置换法解析了结构 ,并进行了比较研究。结果显示空间晶体的分子间和分子中亚基间的相互作用趋于减弱 ,在α1β2 “开关区”比地面晶体多一个α1Thr4 1CG2与 β2 His97ND1的接触。

基于小波神经网络的图像去噪算法

生物医学图像在成像时不可避免地受到噪声影响,因此噪声去除是生物医学图像处理的一项重要研究课题。将小波神经网络引入图像去噪领域中,通过多种技术优化网络学习过程,最终建立一种图像去噪新算法。实验结果表明,该算法在去除噪声上优于传统的中值滤波等方法,并具有较强的鲁棒性;同时能够最大限度地保护图像的细节信息,具有很好的保真度。

基于氨基酸组成分布的蛋白质同源寡聚体分类研究

基于一种新的特征提取方法——氨基酸组成分布,使用支持向量机作为成员分类器,采用“一对一”的多类分类策略,从蛋白质一级序列对四类同源寡聚体进行分类研究。结果表明,在10-CV检验下,基于氨基酸组成分布,其总分类精度和精度指数分别达到了86.22%和67.12%,比基于氨基酸组成成分的传统特征提取方法分别提高了5.74和10.03个百分点,比二肽组成成分特征提取方法分别提高了3.12和5.63个百分点,说明氨基酸组成分布对于蛋白质同源寡聚体分类是一种非常有效的特征提取方法;将氨基酸组成分布和蛋白质序列长度特征组合,其总分类精度和精度指数分别达到了86.35%和67.23%,说明蛋白质序列长度特征含有一定的空间结构信息。

生物信息学工具BLAST的使用简介

从网上在线服务、电子邮件服务和本地运行三个方面介绍BLAST的使用方法,目的是使大家尽快掌握它,使其成为理论生物学研究的有力工具.

酚类抗氧化剂清除自由基活性的理论表征与应用

筛选高效、低毒、价廉的抗氧化剂一直是自由基生物学的核心课题之一。由于筛选工作的复杂性与艰巨性,近来开始用理论方法加快这一过程。已发现许多理论参数与抗氧化剂清除自由基速率常数的对数有良好的相关性,其中尤以表征O -H解离能的ΔHOF值研究得最深入。借助这一理论指标可解释酚类抗氧化剂的构效关系,对复杂抗氧化体系中抗氧化剂的活性差异也能给予较好的预测,而且还可指导新型抗氧化剂的理论构建。至此这一理论指标的有效性得到了初步验证。

细胞及玻璃化冷冻保护剂显微实验研究

利用低温冷冻显微实验平台,测定了DMSO和甘油两种保护剂的凝固点和玻璃化条件.采用4种不同的冷冻方案对SD大鼠的成骨细胞进行了低温冷冻保存研究.实验结果表明冷冻保护剂的凝固点温度随保护剂浓度和降温速率变化而变化,玻璃化的产生需要很高的保护剂浓度或很快的降温速率.保护剂的性能、冷冻和解冻程序及冻存时间是影响冷冻细胞比活的关键因素.所得结论对研究不同的细胞系、不同尺度组织的最佳低温冷冻保存方案具有指导意义.