“α-螺旋主导蛋白质的圆二色光谱测定”实验室间比对项目统计结果分析——基于经典统计法

圆二色(CD)光谱是一种广泛使用的测量蛋白质结构和构象变化的方法,可以提供除其他生物物理、化学和结构生物学技术以外的辅助结构信息。为了评价各实验室间CD测量结果的准确性,实施了2022年度高校实验室间比对项目“α-螺旋主导蛋白质的圆二色光谱测定”,项目以一种α-螺旋为主导的蛋白质(细胞色素C)在波长222 nm处的圆二色值作为考核参数,共有来自12个国内高校测试平台和科研院所的实验室参加了此次比对活动。通过基于经典统计法对比对数据的统计分析,表明各参加实验室测量结果偏差均在可接受范围之内,有效验证了不同实验室间进行CD光谱测量的可比性和可靠性。

α-螺旋型抗菌肽结构参数与功能活性的关系

随着耐药病原菌出现,寻求更为安全有效的新型抗菌制剂迫在眉睫。抗菌肽具有广谱抗菌活性,杀菌快,不易产生耐药性等优点,是理想的新型抗菌剂,具有广阔前景。α-螺旋型抗菌肽是抗菌肽中的一大类。从α-螺旋型抗菌肽螺旋度,疏水力矩,疏水性,净正电荷数等方面阐述了结构与功能关系,及构效关系在α-螺旋抗菌肽分子设计与改造中的应用。

金葡菌主动外排蛋白QacAα-螺旋13氨基酸的功能研究

目的评价金葡菌多药耐药主动外排蛋白QacAα-螺旋13位于细胞膜侧的氨基酸对于底物转运的重要性。方法用半胱氨酸定点诱变的方法突变E407,S408,M409,Y410,D411和L412,测序确定突变后,测定最低抑菌浓度(MIC)和进行运输试验比较突变前后细菌转运功能的变化。结果MIC分析表明突变株E407,Y410和D411耐药性显著降低,运输实验结果与MIC结果一致,提示这3株突变株失去对底物的转运能力。结论QacA蛋白α-螺旋13上的3个氨基酸可能与底物的结合和转运功能密切相关。

α-螺旋蛋白质分子链上的孤立子寿命

以连续近似条件下的孤立子为初始条件,对α 螺旋蛋白质分子链上动力学方程的数值解进行了讨论,发现在不考虑热振动影响的情况下,α 螺旋蛋白质分子链上孤立子的寿命仍是有限的.

α-螺旋跨膜蛋白拓扑结构预测方法的评价

在基因组数据中,有20%～30%的产物被预测为跨膜蛋白,本文通过对膜蛋白拓扑结构预测方法进行分析,并评价其结果,为选择更合适的拓扑结构预测方法预测膜蛋白结构。通过对目前已有的拓扑结构预测方法的评价分析,可以为我们在实际工作中提供重要的参考。比如对一个未知拓扑结构的跨膜蛋白序列,我们可以先进行是否含有信号肽的预测,参考Polyphobius和SignalP两种方法,若两种方法预测结果不一致,综合上述对两种方法的评价,Polyphobius预测的综合能力较好,可取其预测的结果,一旦确定含有信号肽,则N端必然位于膜外侧。然后结合序列的长度,判断蛋白是单跨膜还是多重跨膜,即可参照上述评价结果,选择合适的拓扑结构预测方法进行预测。

α-螺旋蛋白质的二维网格模型及其能带结构

从α-螺旋蛋白质电子传递的角度出发,建立了一种二维网格模型,并得出了其能带～波矢图.所得禁带宽度基本符合A.Szent-Gy rgyi提出的一般蛋白质禁带宽度标准(2～5eV).

能量在蛋白质α-螺旋链中传输模型的稳定性分析

引入了一个新的模型来描述α 螺旋蛋白质分子中 3条单肽链的振动能量的贮存和传输 ,在该模型中考虑了链间的相互作用能量 ,并对该模型进行了稳定性分析 ,发现该模型存在非线性局域模 ,数值模拟的结果表明 。

α-螺旋多肽构象锁定成核策略

蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)界面较大且相对平坦,通常被认为是无成药性的靶点。生命进程中许多重要的PPI都是通过α-螺旋介导,因此α-螺旋结构的表位模拟物能很好地作用该界面。然而多肽自身构象易变且不稳定,导致其应用受限。Arora等使用成核和交联等策略对α-螺旋多肽进行构象锁定并提升其稳定性和细胞入膜性,使其能靶向胞内PPI界面。目前,多肽构象锁定策略得到了很大发展,已成为多肽领域研究的热点方向。本文综述了近年来α-螺旋多肽的构象锁定成核策略、应用及发展趋势,以期为基于PPI为靶点的药物设计提供理论依据。

低聚苯酰胺蛋白质α-螺旋模拟物的合成

非肽小分子α-螺旋模拟物的设计与合成是蛋白质相互作用抑制剂研发的一个重要方向。该方法通过设计、合成有机小分子化合物来模拟蛋白质相互作用界面热点区域(hot-spot)的α-螺旋结构。利用模拟物与相应蛋白质结合,从而阻断特定蛋白质-蛋白质之间的相互作用,最终达到治疗相应疾病的目的。本文以低聚苯酰胺为骨架,设计、合成了以阿司匹林为母体的蛋白质α-螺旋模拟物。

富含缬氨酸和赖氨酸的α-螺旋型抗菌肽的设计

为研制新型抗菌肽,本研究采用α-螺旋轮模型设计富含缬氨酸和赖氨酸的新型抗菌肽Val_Lys(VK),并评估该新型抗菌肽的生物学活性。通过测定其圆二色谱、最小抑菌浓度(MIC)、溶血活性和细胞毒性,鉴定和评估新型抗菌肽VK的结构、生物学活性和安全性。结果表明,新型抗菌肽VK在三氟乙醇缓冲液中呈现明显的α-螺旋结构;MIC为8.0μM^16.0μM,在最大抑菌浓度256μM时仍未出现溶血活性;抗菌肽VK在64μM时,哺乳动物细胞存活率仍高达90%左右。研究结果表明该人工设计的抗菌肽具有良好抗菌生物学活性及安全性。

不同疏水性氨基酸对α-螺旋抗菌肽生物学活性的影响

天然抗菌肽具有较强的杀菌能力,但其较高的细胞毒性会使肽的细胞选择性降低。为了提高抗菌肽的选择特异性,本研究拟探讨不同疏水性氨基酸对α-螺旋抗菌肽生物学活性的影响及其抑菌机制。笔者采用α-螺旋肽GRX_2RX_3RX_2RG作为模板,分别以疏水性氨基酸色氨酸(Try,W)、苯丙氨酸(Phe,F)、缬氨酸(Val,V)、丙氨酸(Ala,A)、亮氨酸(Leu,L)和异亮氨酸(Ile,I)来替换X位置,得到了一系列富含疏水氨基酸的肽GW、GF、GV、GI、GA和GL。本研究检测了抗菌肽的二级结构、溶血活性、抑菌活性、盐离子活性,并对其抑菌的作用机制进行了研究。结果表明:通过CD光谱试验检测出GF、GI、GA和GL在细胞膜模拟环境中均表现出典型的α螺旋结构,而GV只在TFE中呈现α螺旋结构;溶血试验结果表明,GV和GA在浓度为128μmol·L^(-1)未表现出溶血活性,而其他肽均表现出较高的溶血活性;抑菌试验发现GV的最小抑菌浓度(MIC)的几何平均值为3.7μmol·L^(-1),并具有最高的治疗指数(TI);盐离子稳定性试验表明,在NH_4^+、Zn^(2+)和Fe^(3+)中GV对大肠杆菌25922(E.coli ATCC 25922)的抑菌能力较稳定。进一步通过扫描电镜和内膜通透性试验对抗菌肽GV的抑菌机制进行分析,结果观察到GV能够通过穿透E.coli ATCC 25922和金黄色葡萄球菌29213(S.aureus ATCC 29213)促使细胞内容物流出而导致细菌死亡,以及通过时间和剂量依赖的方式穿透细菌内膜。综合以上结果,富含Val的GV具有较高的细胞选择性和成为高效抗菌药物的发展潜力。

棕榈酸修饰的α-螺旋两亲性多肽的共组装

设计合成了3条棕榈酸修饰的两亲性多肽C15H31CO-(AEELAKK)3-NH2(PA1),C15H31CO-(AEAL-AKK)3-NH2(PA2)和C15H31CO-(AEELAKA)3-NH2(PA3),研究了其在水溶液中的自组装行为以及带净正电荷的PA2和带净负电荷的PA3等比例混合后的共组装行为,并推测了其机理.圆二色谱分析结果表明,其二级结构均为α-螺旋结构,PA2和PA3等比例混合后α-螺旋含量升高.利用透射电镜观察了PA1,PA2,PA3以及PA2+PA3(体积比1∶1)自组装体的形貌,结果表明,PA2和PA3等比例混合后共组装形成了长的纳米纤维.芘荧光探针研究了3种两亲性多肽以及PA2+PA3的临界胶束浓度.

氨基酸残基的空间效应对蛋白质α-螺旋中氢键(HHB)稳定性的影响

本文计算了α-螺旋中氨基酸残基原子的空间坐标,求出侧链原子的位置,分析侧链对水分子的空间屏蔽作用以及对螺旋氢键(HHB)的稳定作用。结果表明:在α-螺旋中,Gly以及β-碳原子上直接接有极性基团的氨基酸残基对水分子的屏蔽作用小,因而降低HHB的稳定性,由这些氨基酸形成的肽链就不利于α-螺旋的稳定;非极性氨基酸以及极性基团不直接接在β-碳原子上的氨基酸残基对水分子的屏蔽作用较大,因而增强HHB的稳定性,由这些氨基酸形成的肽链有利于α-螺旋的稳定。

α-螺旋中2,3位氨基酸残基对螺旋结构稳定性的影响

用自编的计算机软件对967条非冗余蛋白质结构序列中进行统计分析,并扩展了Chou-Fasman法则,建立了一种α-螺旋模体(Moitf)的方法。结果发现在四残基α-螺旋结构中,第2位和第3位氨基酸残基共同影响其稳定性。

最短α-螺旋的理论研究(英文)

在B3LYP/6-31+G**水平下的溶剂中优化得到4个残基长和5个残基长的α-螺旋.计算得到的骨架构象与蛋白质晶体结构的统计结果符合得很好.类似于一般的较长α-螺旋,观察到了C-端的散开.对很短的聚丙氨酸肽链,从焓上看310-螺旋明显比α-螺旋稳定,然而熵效应不利于310-螺旋结构.螺旋N2(N-端第二个残基)位上天冬氨酸侧链的加盖(Capping)效应明显使α-螺旋相对310-螺旋更加稳定.因而,在同样长度下α-螺旋比310-螺旋多的统计结果能够被理解.另外,最短的α-螺旋的C-端倾向于以β-转角结构结束.

金葡菌主动外排蛋白QacA α-螺旋1、2及TMS1氨基酸的功能研究

目的:评价金黄色葡萄球菌多药耐药主动外排蛋白Qac Aα-螺旋1和2及跨膜区(TMS)1上的氨基酸对于底物转运的重要性。方法:采用半胱氨酸定点诱变的方法诱变Qac A蛋白α-螺旋1和2及TMS1上的氨基酸I2、S3、F4、F5、T6、K7、D10、M11、R17、W18、T_19、A20、V21、V22、V23、F29、D34、P43、E48、E50、P51和Q55。测定诱变菌株最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)以及荧光运输试验分析氨基酸的功能变化。结果:MIC和MBC结果分析提示获得的诱变菌株S3C、T6C、R17C、T_19C、A20C、F29C和E50C对所测药物完全恢复敏感性,F4C、F5C和P51C对所测药物耐药性明显降低。运输试验结果与MIC、MBC结果一致,提示10株诱变菌株失去对底物的转运能力。结论:Qac A蛋白α-螺旋1和2及TMS1上的氨基酸S3、F4、F5、T6、R17、T_19、A20、F29、E50和P51可能与Qac A蛋白一价和二价阳离子底物的结合和转运功能密切相关。

蛋白质α-螺旋模型的原子坐标计算及三维结构

本文通过旋转肽链中的二面角(Φ,ψ)以及坐标变换,以游离氨基酸原子坐标为基础,给出蛋白质α-螺旋模型中的原子坐标的计算方法.根据α-螺旋的周期性规律,求出氨基酸残基原子的坐标计算常数a_T,α_T和Z_T,便可求出α-螺旋中原子的三维坐标.根据原子的三维坐标,可给出α-螺旋的三维结构.

利用精氨酸和缬氨酸设计新型α-螺旋抗菌肽(英文)

【目的】抗菌肽是生命体的自身免疫系统的重要组成部分。其中两性的α-螺旋抗菌肽在抗菌肽家族中又占有重要的地位,发挥着重要的作用。为了得到具有更高抗菌活性同时具有很低细胞毒性的抗菌肽,根据α-螺旋二级结构衍生出来的螺旋轮模型,设计了一条在疏水一侧含有8个缬氨酸和亲水一侧含有5个精氨酸的新型16残基抗菌肽。【方法】测定了设计得到的新型抗菌肽的最小抑菌浓度、对于红细胞和哺乳动物肾细胞的细胞毒性以及杀菌动力学。【结果】抗菌活性检测表明,新型抗菌肽VGR16显示了强并快速的杀菌作用,其最小抑菌浓度在16-64μg/mL范围。溶血试验发现抗菌肽VGR16在检测的最大浓度256μg/mL处也未见溶血作用。细胞培养试验表明,抗菌肽VGR16对非洲猴肾细胞仅在很高浓度时具有很小的细胞毒性。【结论】综上可见,抗菌肽VGR16是具有很大抗菌潜力的抗生素替代物。

利用亮氨酸和赖氨酸设计新型α-螺旋抗菌肽

【目的】根据螺旋轮模型设计以亮氨酸(L)为疏水面,赖氨酸(K)为亲水面的新型α-螺旋抗菌肽LK,并对该抗菌肽的生物学活性进行检测。【方法】利用圆二色光谱分析LK的二级结构,同时,评价LK的抑菌活性、稳定性和细胞选择性。【结果】在模拟细胞膜的环境中LK呈α-螺旋型结构。LK对多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌有很强的抑菌活性,最小抑菌浓度(MIC)在2-4μmol/L之间。LK具有很强的酸碱盐稳定性。肽浓度为2-4μmol/L时,LK表现出较低的溶血活性和细胞毒性。【结论】根据螺旋轮模型结构,以疏水性的L和正电荷性的K设计的新型抗菌肽LK具有较高的细胞选择性及稳定性,具有替代抗生素的发展潜力。