生物大分子的氧化损伤与疾病

本文首先阐述了活性氧对生物大分子的氧化损伤，如对蛋白质、核酸、生物膜的损伤；其次介绍了生物大分子的氧化损伤与衰老、肿瘤、糖尿病及自身免疫疾病的关系。

细胞内的大分子拥挤环境

所有的细胞中都存在着大量的蛋白质、核酸、多糖等各种生物大分子 ,它们大约占用细胞容积的 2 0 %～30 % ,总浓度高达 80～ 2 0 0 g/L ,因此任何一种大分子都处于一个充满其他大分子的拥挤环境中 .对源于排斥容积效应的拥挤理论分析表明它对所有大分子之间的反应在热力学和动力学上都有很大的影响 .可是以往人们在体外研究生物大分子的性质和相互作用时几乎都忽略了这样一个细胞大分子拥挤的实际环境 .最近几年建议把大分子拥挤与 pH、离子强度和溶液组成等一样作为常规因素来研究生物大分子的呼声很高 。

多细胞生物自噬的分子机制和生理功能

细胞自噬是真核生物的一种高度保守的由溶酶体介导的降解过程.自噬将胞内物质包裹在双层膜的自噬小体内,运送到溶酶体进行降解再利用以维持细胞的稳态平衡.经过半个多世纪的研究,特别是研究自噬的遗传模型的建立,人们对自噬的分子机制和调控机理已经有了较为深入的了解.目前已经发现了20多个自噬相关基因(ATG基因和EPG基因)参与自噬小体的形成和成熟过程.多种信号通路,如氨基酸缺失、激素刺激等都参与自噬活性的调控.自噬参与生命过程的多个方面,自噬异常与多种人类疾病的发生发展密切相关,如神经退行性疾病、糖尿病、肿瘤等.多细胞生物自噬的分子机制和调控机理的研究对预防和治疗相关疾病有重要意义,并为研发药物提供理论依据和新的靶点.

生物膜结构研究的一些进展

膜蛋白三维结构的解析存在很多困难 .最近几年由于一些通道 (如K+ 通道 ,Cl-通道 ,水通道Aquaporin 1等 )和泵 (如Ca2 + 泵 )的结晶获得成功 ,这些膜蛋白具有原子分辨率三维结构的解析才得以完成 ,从而基本阐明一些极性分子和离子选择性通过生物膜的分子机理 .在膜脂结构方面 ,动物细胞质膜膜脂的分布是不均匀的 .近年来已多方面证明 ,质膜具有一些被命名为“脂筏 (lipidrafts)”和“质膜微囊 (Caveolae)”的微区 .它们富含鞘脂和胆固醇。简单介绍了这些脂质微区的大小、组分以及动态变化 .根据研究结果 ,这类脂质微区含有大量信号分子 ,很可能具有信号传递中心的作用 .此外 。

高等植物光系统复合物结构生物学研究进展

光合作用过程中,植物通过位于叶绿体中类囊体膜上的光系统Ⅱ和光系统Ⅰ及其他蛋白复合物将吸收的太阳能转化为化学能,并释放氧气。两个光系统均是由各自的核心复合物和外周捕光天线组成的多亚基膜蛋白色素复合体,并参与植物在不同光照环境的适应调节过程,了解这些复合物的结构有助于对光合作用分子机制的深入理解。文章系统总结了近期高等植物光系统Ⅱ和光系统Ⅰ及相关蛋白复合物的结构生物学研究进展。

脱血红素细胞色素c插入磷脂单分子层能力的研究

介绍了一种改进的、用于研究膜脂-蛋白相互作用的气-液界面单分子层实验模型及实验装置,并在该实验装置上研究了来自马心和金枪鱼心的线粒体前体蛋白脱血红素细胞色素c与大豆磷脂单分子层的相互作用,实验结果表明这两种前体蛋白对大豆磷脂单分子层都具有较强的亲和性和插膜能力,其临界插膜压力分别为43mN/m、45mN/m.

R－藻红蛋白──金（AUC4）和汞（PCMS）重原子衍生物的制备和分析

在获得适合Ｘ射线衍射分析用的Ｒ－藻红蛋白单晶体的基础上，用重原子浸泡法，将晶体浸入含重金属金和汞的０．０５ｍｏｌ／Ｌ磷酸钠－硫酸铵的母液内，经对晶体衍射点强度的分析．找出有明显变化的重原子衍生物。最终得到了与Ｒ－藻红蛋白晶体同晶型的含金和汞的两种重原子衍生物。用面探测仪分别收集了这两种重原子衍生物的衍射数据。通过差值Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ图分析，分别确定了重金属金和汞的位置，经对重原子位置参数精化后，给出的品质因子结果表明，含金和汞的重原子衍生物均可被用于多对同晶置换法求解Ｒ－藻红蛋白晶体母体相角的计算。

原子力显微术研究磷脂LB膜的分子排列有序性及基片的影响

利用LB膜技术对有机分子进行有序组装能够得到厚度可调、规整有序的超薄膜,在分子电子学、非线性光学、生物传感器以及模拟生物膜等方面存在广阔的应用前景,因而一直是人们研究的热点.然而,在研制分子器件的过程中,如何提高LB膜实验的重复性,无损伤检测LB膜的微缺陷结构以及如何有效消除基片对LB膜分子排列结构的影响等问题限制了LB膜的实际应用.要解决这些问题首先必须能够对LB膜的分子排列结构进行分子级观测和表征。最近,扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)因具有原子级分辨而成为表征有机超薄膜分子结构的新型检测手段,用来研究超薄膜的分子有序排列、分子排列的微缺陷结构以及基片与膜的偶合作用。

中外科学家共聚 研讨生物物理领域研究进展及成果转化

2018年8月24~27日,由中国生物物理学会主办、四川省医学科学院四川省人民医院协办的第十六次中国暨国际生物物理大会在成都市召开,1100余名来自美国、英国、日本、加拿大、奥地利、以色列、新西兰、新加坡等国家及港澳台地区的学者,以及国内各高校、研究机构及企业的研究人员参加了此次大会.与会者围绕“生物物理与人类健康”这一主题,进行了充分的交流与讨论.

非酶促转氨测定蛋白质相对分子量及研究空间结构的变化

在非酶促转氨（Ｄｉｘｏｎ＆Ｆｉｅｌｄｓ１９７２，Ｍｅｔｈ．Ｅｎｚｙｍｏｌ．２５，４０９）过程中测定生成甘氨酸的量，计算蛋白质的相对分子量是一种方便、节省经费和快速的方法，该方法的应用不受蛋白分子量大小的限制。非酶促转氨的另一产物２－羰酰化氨基酸（或短肽）可作为制备各种喹喔啉衍生物的原料。苯丙氨酸非酶促形成的苯丙酮酸与邻苯二胺反应生成３－苯基－２－羰基喹喔啉（３－ｂｅｎｚｙｌ－２－ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ），该产物在３６３ｎｍ具有荧光发色性质。胰岛素及不同一级结构的短肽２－羰酰衍生物和２－喹喔啉衍生物的荧光在盐酸胍和不同ｐＨ溶液中的变化各有不同，表明不同结构的肽链在溶液中的构象是不同的。另外，用非酶促转氨确定了ｇＧＡＰＤＨ的Ｎ－末端没有被糖基化。以上结果表明２－羰酰基可作为蛋白质Ｎ－末端的荧光探剂。

玉米花粉低分子量ATP酶部分性质研究

对纯化的玉米花粉低分子量ＡＴＰ酶－３８ｋＤ蛋白的部分理化及药理学性质进行了研究。该酶与植物细胞中现已发现的马达蛋白（动蛋白及ｄｙｎａｍｉｎ）存在较大差异。紫外吸收光谱在２７８ｎｍ处有最大吸收。圆二色谱分析表明该蛋白呈现典型球蛋白特征。最适ｐＨ为８．０，对ＡＴＰ的Ｋｍ为８×１０－４ｍｏｌ／Ｌ，Ｖｍａｘ为３．５μｍｏｌＰｉ每ｍｉｎ每ｍｇ蛋白质。对ＮＴＰ底物专一性为ＣＴＰ＞ＡＴＰ≥ＧＴＰ＞ＩＴＰ＞ＵＴＰ，药理学研究表明：该酶对０．１ｍｍｏｌ／ＬＮａ３ＶＯ４、２．４ｍｍｏｌ／ＬＮａＦ及０．１ｍｍｏｌ／ＬＮＥＭ均非常敏感。

不同一级结构寡肽的α-羰酰及喹喔啉衍生物的荧光性质

通过对寡肽N-末端α-羰酰及喹喔啉衍生物和荧光在碘化钾、乙二醇、盐酸胍和氯化钠溶液中的变化测定结果表明:不同一级结构寡肽的羰酰荧光物的碘化钾淬灭过程彼此有差异.在不同浓度的乙二醇和盐酸胍溶液中,第三位氨基酸残基的种类和构型不同的寡肽羰酰衍生物的荧光变化亦有不同.乙二醇引起羰酰甘氨寡肽荧先发射峰位红移.丙氨寡肽的发射峰位蓝移;并且不同链长的甘氨短肽及丙氨短肽羰酰衍生物在不同浓度的乙二醇或盐酸胍溶液中各自的荧光变化有差异,但这种差异随肽链的延长逐渐减小.以上结果提示:尽管(含有2-6个氨基酸残基的)寡肽在溶液中难以形成二级结构,但它们的空间构象可能不是随机的;寡肽链越长,结构相对稳定.

幽门螺旋杆菌肿瘤坏死因子α诱导蛋白活性分子的构建、结晶及初步晶体学研究

幽门螺旋杆菌中的肿瘤坏死因子α诱导蛋白(Tipα)被鉴定为幽门螺旋杆菌致病感染中的新型致癌因子.Tipα通过NF-κB的激活诱导肿瘤坏死因子α(TNF-α)的大量表达,从而促使宿主的炎症反应以及肿瘤发生、发展的进程.Tipα的同源二聚体为其发挥生物学功能的活性形式,此二聚体以两个单体间N端半胱氨酸形成的二硫键(Cys25-Cys25与Cys27-Cys27)共价连接.Tipα(25-192)的基因克隆至载体pET22b中,并且在大肠杆菌菌株BL21(DE3)中以可溶形式高水平表达.重组蛋白经过Ni2+金属亲和层析、阳离子交换层析和凝胶阻滞层析进行分离纯化.Tipα蛋白样品分别通过悬滴和microbatch的方法进行结晶搜索和优化.母体和硒代晶体分别衍射到2.2和2.6,均属于C2空间群,并且具有相似的晶胞参数.母体晶体的晶胞参数为a=127.01,b=47.57,c=96.5,α=γ=90°,β=127.5°.

蛋白质生物合成的第四步:翻译终止后复合物的解体

蛋白质合成过程一般被归纳为由合成的起始、肽链的延伸和合成的终止组成的三步曲.然而,随着对核糖体再循环因子(ribosomerecyclingfactor,RRF)在蛋白质合成过程中作用的深入研究,人们提出了蛋白质生物合成应是四步曲,这第四步就是翻译终止后核糖体复合物的解体,也就是通常说的核糖体循环再利用.简要地介绍了翻译终止后复合物解体的可能机制:核糖体再循环因子和蛋白质合成延伸因子G在核糖体上协同作用催化这一过程的完成.

合成生物学与荧光成像技术

合成生物学的迅速发展为分子荧光标记与生物成像技术提供了新的机遇。基于合成生物学原理,可以建立材料生物合成新方法,开发性能优异的荧光纳米材料和探针,发展新的荧光成像技术。合成生物学应用于生物荧光成像,多涉及荧光材料与探针的设计合成、对生物靶标分子进行定点改造和修饰、荧光探针和靶标分子的可控时空耦合等以实现生物分子的精准特异性标记。这些荧光纳米材料和生物分子标记技术可应用于细胞内分子的荧光标记、成像和动态示踪,可视化解析相关的关键分子事件,从而深入揭示细胞内分子运动机制和病原致病机理等。本文主要综述了近年来合成生物学技术在生物荧光成像方面的应用,包括利用合成生物学技术合成量子点等荧光纳米材料与探针、对蛋白质和核酸分子的精准标记及其用于病毒荧光成像和示踪。最后,也对该领域面临的问题如荧光杂合生物材料可控合成、分子原位多重标记等进行了探讨和展望。合成生物学与荧光成像技术的交叉融合,将推动荧光成像技术发展和进步,并拓展合成生物学的研究领域。

冷冻电镜技术在分子植物学研究中的应用

植物体的各项生理活动依赖于分子水平上多种植物蛋白质/蛋白质复合体的相互作用和动态变化,了解这些蛋白质/蛋白质复合体的结构和功能对于研究相关植物生理活动的分子机理至关重要。得益于最近的技术进步——包括直接电子探测器的发展和先进的图像处理算法,冷冻电镜技术已经逐步发展成为研究蛋白质/蛋白质复合体的重要技术手段,这也为深入理解植物生理活动分子机理提供了结构生物学研究利器。目前,冷冻电镜技术在分子植物学研究领域的应用仍处于早期,对于一些重要蛋白质复合体的结构功能研究还不够深入。本文在对冷冻电镜技术发展历史进行简要回顾的基础上,对近年来人们利用冷冻电镜技术在植物光合作用、胁迫响应等方面进行的分子机理研究进行了梳理,旨在为加强分子植物学和冷冻电镜技术两个研究领域的合作提供有益参考。

同步辐射在D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶及其系列衍生物高分辨率衍射数据收集中的应用

用气相扩散法培养出 P.Versicolor龙虾肌HOLO-D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶(HOLO一GAPDH)、149位巯基羧甲基化的衍生物(CM—GAPDH)和紫外光激发生成的新NAD荧光衍生物(IRR—GAPDH)的晶体.用同步辐射强x光光源一磷光贮屏一Weissenberg照相机系统,选择a+b或a-b晶轴为旋转轴;收集了酶及其衍生物1.8A分辨率的三套衍射数据;用WEIS程序进行了数据处理.三套数据的Rmerge分别为4.93%、6.22%和5.77%.用CAD程序对三套数据进行了比较分析.

酶活性不可逆改变动力学的实验研究

本文介绍了我们实验室对文献[1]的酶活性不可逆改变动力学理论进行实验验证的结果.实验研究结果表明,这一理论和方法不仅适用于单底物酶的不可逆抑制、慢可逆抑制和不可逆激活的动力学研究,而且也适用于双底酶以及酶分子伸展再卷曲和失活、复活动力学研究.它可以获得用传统方法不可能得到的信息.