同源建模关键步骤的研究动态

应用同源建模的蛋白质结构预测已经成为一种快速获得蛋白质结构的技术,这种技术也将成为完成结构基因组计划的有力工具。同源建模是指寻找与目标序列同源而且有实验测定结构的蛋白质作为模板,从而构建目标序列的结构模型的方法。限制这种方法的应用主要是同源建模的关键步骤,即目标与模板之间序列比对和环区建模的准确性。当模型的准确性达到令人信服的程度时,更为精确的计算机辅助药物设计和改造蛋白质,甚至设计全新功能的蛋白质将成为可能。综述了从算法和策略上提高同源建模关键步骤准确性的研究进展。

同源建模在纤维素酶分子改造中的应用

同源建模技术(homology modeling)给蛋白质的研究带来了新的希望,在理论上解决了结构预测和功能分析以及蛋白质工程实施方面所面临的难题。纤维素酶(cellulase)是能水解纤维素生成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称。对纤维素酶的研究目前已经发展到结构功能分析、理性设计等方面。由于实验方法不能胜任全部纤维素酶结构的测定工作,故以计算机为依托的同源建模技术便发挥着重要作用,它在纤维素酶分子改造中的应用主要有:家族同源分析、研究功能氨基酸的作用机理、基于分子结构的理性设计、预测突变体结构和新功能等。随着同源建模技术自身的不断完善,以及分子对接、分子动力学模拟等技术的发展,计算机模拟技术将在酶分子的改造过程中显示出巨大的生命力。

白蚁纤维素酶结构域重组研究

对来源于白蚁Nasutitermes takasagoensis的纤维素酶NtEG和来源于Thermomonospora fusca的耐热性纤维素酶E4进行同源建模和序列比较,利用重组PCR技术将E4的结合域与NtEG的催化域进行结构域重组,形成重组纤维素酶。并将得到的重组体置于毕氏酵母X33中表达并检测其催化效率。结果表明:重组纤维素酶的相对分子质量约为59 ku;用羧甲基纤维素法、滤纸法、微晶纤维素测得重组纤维素酶的活性分别为17.1、5.4、4.6 U/mL;重组纤维素酶可在毕赤酵母中成功表达。

49P(del)点突变提高中性纤维素内切酶EGV热稳定性的初步研究

目的:探讨利用点突变方法改善EGV热稳定性的可能性和有效性。方法:对来源于Melanocarpus albomyces endoglucanase的耐热性纤维素酶maEG进行同源建模和序列比较,删除49位脯氨酸49P(del)进行定点突变,并将得到的突变体在毕氏酵母X33中表达,对表达产物进行酶活性和热稳定性检测。结果:突变酶49P(del)在70℃处理120min,热稳定性比EGV提高了21.6%,且突变酶其他性质与野生型酶基本相似。结论:通过对中性纤维素内切酶EGV的定点突变,提高了该酶的热稳定性,并为进一步研究其结构和功能提供了材料。结果同时表明利用生物信息学和分子模拟技术,缩短表面环区对于酶的热稳定性有一定的作用。