核酸G-四链体的识别、复合物结构与细胞内探测的研究进展

富含鸟嘌呤的DNA或RNA序列可以折叠成非典型G-四链体二级结构.G-四链体结构丰富多样,在生物体内动态存在,参与了转录、复制、基因组稳定性和表观遗传调控等关键的基因组功能,与癌症生物学密切相关.G-四链体的结构与功能机制研究促进了以G-四链体为靶点的肿瘤治疗干预.本文综合评述了核酸G-四链体的特异性识别、细胞内探测及生物学功能的调控,总结了识别靶向G-四链体的小分子及复合物结构的研究进展,讨论了以G-四链体为靶点的靶向干预及疾病治疗的可能性,最后展望了G-四链体未来研究所面临的挑战与机遇.

CAPRI第32～37轮竞赛中蛋白质复合物结构的预测和评估

为了探究蛋白质复合物的结构与相互作用,建立了蛋白质的分子对接方法,从2014年起参加蛋白质复合物结构预测竞赛的预测和打分竞赛.该方法首先采用结构模建方法预测单体蛋白质分子的结构,通过快速傅里叶变换进行全空间构象搜索.然后,优化蛋白质复合物构象,并采用全原子统计势函数进行评价.总结第32~37轮CAPRI竞赛结果发现,该方法在T104、T105、T111和T118比赛中挑选出了L_(RMSD)小于2.0×10^(-10)m的近天然结构.通过对比其他国际优秀课题组的方法,分析预测和打分比赛中取得的成绩和不足之处,并为后续的研究提出了改进方案与建议.

G-四链体的结构及其与小分子配体成复合物的结构研究进展

通过与DNA的结合而从生物学源头阻止疾病的发生成为近年研究的热点,DNA G-四链体结构的发现以及分子生物学相关技术对其与癌症关系的揭示,为抗肿瘤药物的设计提供了一个良好的突破口。本文综述了近三年来G-四链体的结构及其与小分子配体成复合物的结构研究进展,有助于理解G-四链体与小分子配体的作用模式,以期为合理设计抗肿瘤药物有所帮助。

非染色体结构维护凝集素Ⅰ复合物亚基G通过Akt信号通路促进卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭

目的探讨非染色体结构维护凝集素Ⅰ复合物亚基G(NCAPG)调控卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭的机制。方法生物信息学GEPIA数据库分析NCAPG在卵巢癌组织中的差异表达。Western blotting检测正常卵巢上皮细胞IOSE80、卵巢癌A2780和SKOV3细胞中NCAPG的蛋白表达。NCAPG siRNA沉默实验分为空白组、对照组、siNCAPG-1组和siNCAPG-2组。NCAPG过表达实验分为空白组、对照组、NCAPG组、NCAPG+MK2206组和MK2206组。MTT实验检测细胞增殖活性;细胞划痕实验和Transwell实验评估细胞的迁移和侵袭能力;Western blotting检测细胞的磷酸化Akt(p-Akt)、总Akt(t-Akt)、增殖细胞核抗原(PCNA)、基质金属蛋白酶9(MMP-9)、波形蛋白(vimentin)、N-钙黏蛋白(N-cadherin)和E-钙黏蛋白(E-cadherin)的表达水平。结果NCAPG在卵巢癌组织和卵巢癌细胞中高表达。沉默NCAPG可明显抑制卵巢癌SKOV3细胞的增殖、迁移和侵袭,p-Akt、PCNA、MMP-9、vimentin和N-cadherin表达减少,E-cadherin表达增多。过表达NCAPG质粒可促进卵巢癌A2780细胞增殖、迁移和侵袭,p-Akt、PCNA、MMP-9、vimentin和N-cadherin表达增多,E-cadherin表达降低。Akt抑制剂MK2206可明显抑制NCAPG的上述作用。结论NCAPG激活Akt信号通路,调控PCNA、MMP-9和上皮细胞-间充质转化(EMT)相关蛋白的表达,促进卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭。

核受体FXR的配体及复合物结构研究进展

法尼醇X受体(FXR)属于核受体超家族,与代谢综合征的形成以及葡萄糖在体内的动态平衡等过程密切相关,是研发代谢疾病和抗糖尿病药物的重要靶标。近几年,FXR的激动剂、拮抗剂以及晶体结构等方面的研究有了较快的发展。本文综述了目前报道的不同类型的FXR配体及其构效关系,以及FXR复合物晶体结构的最新进展。

TiO_2-HNbMoO_6复合材料的结构特征及其光催化性能

通过插层-柱撑的方法制备了新型的复合材料TiO_2-HNbMoO_6。采用粉末X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、激光拉曼光谱(LRS)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及H_2程序升温还原(H_2-TPR)等技术对样品的相结构和它的微结构、骨架特征及光谱响应特性以及分散相粒子与片层间的相互作用进行表征,利用N_2吸附-脱附法对样品的比表面积进行了表征,并通过模拟太阳光降解有机染料亚甲基蓝(MB)溶液考察复合材料的光催化活性。结果表明,HNbMoO_6与TiO_2复合后样品层间距增大,但无TiO_2晶相生成,主体材料中的Nb―O键和客体材料中的Ti―O键复合前后发生明显变化等,证明了TiO_2在HNbMoO_6层间高度分散,并呈现明显的相互作用。复合后样品比表面积是本体材料的4倍有余,禁带宽度变窄,它在吸附和模拟太阳光照射下催化降解MB中的优越的活性都是主客体间明显的协同效应的结果。

非染色体结构维护亚基凝聚素Ⅰ复合物亚基G在消化系统恶性肿瘤中的研究进展

非染色体结构维护亚基凝聚素Ⅰ复合物亚基G(NCAPG)是一种有丝分裂相关的染色体凝缩蛋白,主要参与细胞分裂过程中染色体的凝聚和稳定。近年来,越来越多的研究发现,NCAPG在多个肿瘤中作为促癌基因发挥促进细胞增殖、侵袭、转移等生物学效应,其与消化系统恶性肿瘤(包括肝癌、胃癌及结直肠癌)的发生、发展密切相关,可作为促癌基因影响肿瘤患者的总体预后并调控其细胞生物学行为。本文对NCAPG在多种消化系统恶性肿瘤中的研究进展进行综述。

纳米结构硅基粉末与复合物

近10年来，纳米相材料科学已成为固体物理学、化学和材料科学领域中一个非常重要和活跃的分支。纳米材料的特征长度(粒子直径，即粒径)小于100nm，因而人们应用纳米粒子的目的在于利用其不同于粒状材料性质(约束效应)的特性。首先纳米材料用作了催化剂和颜料，但其力学、光学。

植物钙调素及其结合蛋白的结构生物学进展

钙调素(CaM)作为植物中一种重要的钙受体蛋白,与Ca^(2+)结合调节细胞内一些靶蛋白(Ca MBPs)的活性,是细胞内Ca^(2+)信号传导途径中的主要信号转导分子,介导调控由Ca^(2+)引起的一系列生理生化反应。研究游离态CaM、结合了钙离子的Ca M以及靶蛋白肽–CaM复合体的结构有助于我们了解CaM介导Ca^(2+)信号传导途径的作用机理。综述了植物CaM的结构和性质,以及其与靶蛋白相互作用的研究进展。

SPS烧结诱发自蔓延反应制备Ti_3SiC_2-金刚石复合材料

采用3Ti/Si/2C单质粉末为结合剂原料,添加适量的金刚石,通过放电等离子烧结诱发自蔓延反应快速制备Ti_3SiC_2-金刚石复合材料。研究保温时间对复合材料的基体构成和显微形貌的影响。结果表明:3Ti-Si-2C试样经SPS加热,在1170℃左右发生自蔓延反应,形成Ti_3SiC_2相;产物的主要生成相为Ti_3SiC_2、Ti5Si3和TiC;在1500℃得到的试样中,Ti_3SiC_2含量较高,原料反应较充分;在1500℃烧结含金刚石质量分数10%的粉末,得到的试样主相为Ti_3SiC_2与TiC,同时含有少量的Si、SiC与金刚石;保温1min后得到的试样中Ti_3SiC_2含量较高,Ti_3SiC_2相发育成板条状晶粒,与金刚石结合良好;保温5min后得到的试样中Ti_3SiC_2含量较低,基体主要由大量的TiC颗粒组成,同时金刚石发生严重石墨化,与基体间形成了较厚的过渡层。

锑化铟红外焦平面阵列探测器的热应力结构优化

在液氮冲击实验中,锑化铟红外焦平面阵列探测器中各层材料之间线膨胀系数的不同将导致热失配产生,过大的热失配应力将引起锑化铟芯片断裂失效。为了降低热失配对锑化铟芯片的影响,基于弹性多层体系热应力计算理论,借鉴平衡复合物结构设计方法,优化平衡复合物结构上表面的热应变,使得平衡复合物结构中硅读出电路上表面的热应变尽可能接近锑化铟芯片下表面的热应变,从而大幅降低锑化铟芯片中的热应力。考虑器件加工工艺成熟度,经一系列计算表明:当硅读出电路的厚度取25μm时,平衡复合物结构中硅读出电路上表面的热应变与InSb芯片下表面的热应变最为接近,此时锑化铟芯片中的拉应力最小。锑化铟芯片中拉应力的大幅降低,将为消减液氮冲击中锑化铟芯片的碎裂几率提供可以信赖的结构设计方案和实现途径。

新型冠状病毒刺突蛋白及其受体的结构与功能

新型冠状病毒肺炎是一种由新型冠状病毒感染引发的急性传染病,已进入全球大流行状态。刺突蛋白(spike protein,S蛋白)是新型冠状病毒感染细胞的关键蛋白,在病毒的宿主嗜性和毒力等方面发挥重要作用。S蛋白三聚体结构自发呈现封闭和开放的构象状态对于受体的结合及膜融合构象变化的启动至关重要,其独特的弗林蛋白酶识别位点可能是导致高传染性的重要因素。因此,研究新型冠状病毒S蛋白及其受体的结构与功能,对进一步揭示新型冠状病毒入侵机制及相关靶向药物研发具有重要意义。

基于KRAS蛋白结构的药学研究——生物化学课程教育教学改革研究与实践

目的:本项目通过将生物化学领域里的结构生物学知识应用于药学研究,拓展了基于结构的药物分子分析与设计的理论与技术。通过对药物靶点蛋白结构的统计与分析,研究了KRAS相关蛋白质结构与功能之间的关系,以及药物分子靶向目标蛋白质的分子机制,完成其结构与功能之间关系的分析,指导化合物的合成,为新药设计奠定基础。方法:主要通过PDB、PDBePISA、UniProt等数据库和网络服务器以及Chem3D、UCSF Chimera、PyMol、Origin等软件对于KRAS相关蛋白质的一系列重要参数进行检索、计算和绘图等,收集、整理、分析KRAS蛋白质分子的结构域功能信息,研究药物分子靶向目标蛋白质的分子机制。结果:KRAS蛋白与其配体化合物的结合面积与化合物的分子量呈正相关(除少部分外)。此外,KRAS蛋白与其配体化合物的结合为非共价结合时,化合物的摩尔折射率和分配系数都对其理论结合能影响不大,几乎维持在−5 kcal/mol到5 kcal/mol之间,而且配体化合物通常结合在Switch-II Pocket (S-IIP)附近。而当KRAS蛋白与其配体化合物的结合为共价结合时,突变体的结合能几乎都为负值,绝对值显著增大,而非突变体的结合能变化不大,依旧维持在−5 kcal/mol到5 kcal/mol之间,且配体化合物往往结合于第12位的甘氨酸突变产生的半胱氨酸附近。结论:靶向KRAS的药物分子若能够与蛋白质中由第12位的甘氨酸突变产生的半胱氨酸形成共价结合,且分子量较大,则其与蛋白质的结合面积相对较大、结合较为牢固、特异性更强,或者药物分子可以以非共价结合的方式结合于S-IIP附近,可以增强对KRAS的抑制效应。

酸碱对药所含酸碱性成分共煎形成复合物的结构研究

目的:研究乌头碱与甘草酸、乌头碱与大黄酸、小檗碱与大黄酸、麻黄碱与甘草酸在煎煮条件下形成的大分子复合物的结构。方法:采用X-射线光谱仪测定反应物及反应产物的结合能,用量子化学密度泛函理论计算各反应产物的基态电荷分布情况。结果:4对化合物中乌头碱与甘草酸、乌头碱与大黄酸、小檗碱与大黄酸的结合能在反应前后发生了改变,酸性成分的分子结构中特征性原子有较高正电荷,碱性成分的分子结构中特征性原子有较高负电荷。结论:4对化合物中乌头碱与甘草酸、乌头碱与大黄酸、小檗碱与大黄酸结合形成复合物。麻黄碱与甘草酸未形成复合物。

用于高性能超级电容器的“三明治”结构Co9S8/NiTe/Ni的设计与合成

首先采用乙醇胺-氢氧化钾体系,实现了在泡沫镍表面原位生长NiTe活性物质层,随后以此为基体,通过复合Co9S8活性物质,构建出具有“三明治”结构、高容量、高循环稳定性的Co9S8/NiTe/Ni复合电极材料。该电极不仅在2 A·g^-1电流密度下表现出1890 F·g^-1的比电容,而且在大电流密度下依然表现出优异的稳定性。

青蒿素抑制Nod样受体家族包含pyrin结构域蛋白3复合物对心肌缺血再灌注损伤的保护作用

目的探讨青蒿素抑制Nod样受体家族包含pyrin结构域蛋白3(NLRP3)复合物对心肌缺血再灌注损伤的保护作用。方法选用SD大鼠,结扎左冠状动脉前降支,构建大鼠心肌缺血再灌注损伤模型,并随机分为对照组、模型组和青蒿素组,每组10只。其中10只不结扎的大鼠作为假手术组。青蒿素组大鼠建模前灌胃25 mg/kg青蒿素,模型组和对照组建模前灌胃等体积生理盐水。3组大鼠造模1 d后采用生化酶法检测心肌损伤标志物酸激酶(CK-MB)、乳酸脱氢酶(LDH)和肌钙蛋白Ⅰ(cTnⅠ);采用TTC染色分析3组大鼠梗死百分比;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)分析白细胞介素(IL)-1β和IL-18的表达水平;采用蛋白质印迹法(Western blot)分析大鼠心肌组织半胱氨酰天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspase)-1/NLRP3表达水平。组间比较采用单因素方差分析。结果青蒿素组大鼠血清CK-MB、LDH和cTnⅠ水平[(2424.30±199.06)U/L、(1128.30±118.46)U/L、(35.26±3.56)pg/ml]明显低于模型组[(4105.10±191.55)U/L、(1682.00±155.21)U/L、(73.46±8.67)pg/ml],差异有统计学意义(t=19.240、8.968、12.890,P<0.05)。青蒿素组大鼠心肌梗死百分比[(28.05±4.51)%]明显低于模型组[(46.07±4.27)%],差异有统计学意义(t=9.163,P<0.05)。青蒿素组大鼠血清IL-1β和IL-18水平[(92.80±7.94)、(81.40±4.50)pg/ml]明显低于模型组[(172.60±11.62)、(117.70±7.89)pg/ml],差异有统计学意义(t=17.930、12.640,P<0.05)。青蒿素组大鼠心肌组织Caspase-1和NLRP3表达水平(1.37±0.10、1.34±0.05)明显低于模型组(1.80±0.11、2.00±0.13),差异有统计学意义(t=9.542、14.670,P<0.05)。结论青蒿素通过抑制NLRP3复合物活性,降低IL-1β和IL-18表达水平,进而对大鼠缺血再灌注损伤心肌组织起保护作用。

层状结构(RCOOH_2O)_nSi(OH)_(4-n)胶束聚集体-插层客体分子自组装与合成技术

以类纳米结构有机硅/无机硅纳米复合物为前驱物,自组装成(RCOOH2O)nSi(OH)4-n缔合分子,进而自组装成层状结构(RCOOH2O)nSi(OH)4-n胶束聚集体,以此为主体与插层客体合成。开发出一种新型酰基正硅酸化合物、聚合物制造途径,介绍了该技术的要点:层状结构(RCOOH2O)nSi(OH)4-n胶束聚集体的制备;插层客体预处理;分子自组装与合成,并介绍了其特点。

3BP2中SH2结构域的晶体结构及其与来源于FRS2α的肽的复合物晶体结构研究(英文)

提出了一个3BP2的 Src 同源区2结构域(SH2)不同于其他 SH2结构域的全新肽链结合模式,它与 FRS2来源的多肽结合于不同的氨基酸残基.实际上,该 SH2结构域与该短肽的三个重要残基相结合形成完美的几何互补,通过 BioCore 实验验证,这三个氨基酸最好是Y-E-N.

AlphaFold结构预测的重大突破及其对蛋白质研究的影响与挑战

近年来,基于深度学习的方法研究在蛋白质结构预测领域实现了重大突破。AlphaFold 2 (AF2)于2021年开源发布,实现了蛋白质暨蛋白质复合物三维结构的高精度预测,使得研究人员能够快速获取可靠的三维结构信息,显著加速了蛋白质结构与功能研究的进展。2024年发布的AlphaFold 3 (AF3)更进一步,能对蛋白质-核酸、蛋白质-小分子等生物复合物的三维结构进行精准预测。AF3采用改进的算法与更高效的模型,大幅提升了预测准确度,特别是在抗原-抗体复合物、蛋白质-小分子复合物等方面展现出卓越的性能。AlphaFold的成功不仅为结构生物学带来了革命性进展,还在药物研发、蛋白质设计、分子功能机制研究等领域展示了巨大的应用潜力,推动了生物医学研究的革新。本文将回顾AlphaFold及相关蛋白质结构预测方法的研发历史,概述其关键技术和当下应用,并结合其局限性,展望未来的研究方向和应用。

蛋白质-RNA相互作用界面预测与设计

蛋白质-RNA之间的相互作用是蛋白质在细胞里面行使功能的重要方式之一.结构生物学家利用实验手段可以得到蛋白质-RNA复合物的三维结构,通过原子水平的晶体结构来解释蛋白质与RNA的识别过程.但实验取得蛋白质-RNA的复合物结构非常困难,耗钱、耗时,同时受限于其相互作用强度.因而利用理论的方法对蛋白质-RNA相互作用界面进行预测与设计在生物医学研究中十分重要.本文主要综述了近期蛋白质-RNA相互作用界面预测与设计方面的进展,包括以下几个方面:(1)蛋白质-RNA分子对接算法以及对接前后存在的构象变化的处理;(2)蛋白质-RNA识别机制的研究;(3)基于蛋白质-RNA相互作用界面的分子设计.蛋白质-RNA分子对接算法逐步完善将有助于我们对大量未知功能的蛋白质与RNA进行功能注释,而基于生物大分子相互作用界面的分子设计将在药物设计领域中有广阔的应用前景.