天然无序蛋白质：序列-结构-功能的新关系

天然无序蛋白质是一类新发现的蛋白质,它们在天然条件下没有确定的三维结构,却具有正常的生物学功能,广泛参与信号传递、DNA转录、细胞分裂和蛋白质聚集等重要的生理与病理过程.无序蛋白质的发现是对传统的蛋白质"序列-结构-功能"范式的挑战.在这篇综述里,我们首先回顾了蛋白质的传统范式以及无序蛋白质的发现过程,然后介绍无序蛋白质在结构、序列、功能等方面的特征与相互作用,并以分子识别过程为例,进一步阐述目前国际上对无序蛋白质所具有优势的一些认识与观点.我们还分析了无序蛋白质研究在生命科学和医学等领域的应用前景,并介绍了国内在无序蛋白质领域的研究现状.

全原子力场的最新发展与天然无序蛋白质的模拟

天然无序蛋白质是一类特殊的蛋白质,在天然条件下不会折叠成特定的结构,却有着重要的生物学功能.分子动力学模拟是研究天然无序蛋白质的强大工具,能够提供实验无法观测到的结构和动力学信息.本文先总结了近年来全原子力场的发展以及不同力场在天然无序蛋白质体系中的表现,然后概述了水模型对蛋白质模拟的影响,最后介绍了分子动力学模拟在天然无序蛋白质结合过程研究上的应用.

天然无序区域在Ash1/Ash1L组蛋白甲基转移酶活化过程中的调控作用

组蛋白甲基化修饰与基因的转录调控密切相关,其中果蝇的Ash1以及哺乳动物的同源蛋白Ash1L是催化组蛋白H3上36位赖氨酸进行单甲基化和双甲基化的甲基转移酶.由于存在一个自抑制环区阻挡了底物的结合位点,Ash1/Ash1L本身的组蛋白甲基转移酶活性是很低的.但与Mrg15结合后,Ash1/Ash1L从原来的自抑制态转变为活化态.最近,Ash1L与Mrg15结合后复合物的晶体结构被成功解析出来,使之可以揭示Ash1L与Mrg15之间的特异相互作用以及Mrg15激活Ash1L的机理.我们通过比较Ash1L/Mrg15复合物的两个晶体结构来讨论Ash1L分子中的天然无序区域在其活化过程中所起的重要调控作用.

线性短模体：介导蛋白质相互作用的新模块

线性短模体是天然无序蛋白实现生物学功能的重要组件.线性短模体具有柔性结构和短小的序列,可以介导瞬时、可逆的蛋白质相互作用,并在发生相互作用时表现出杂泛性.随着实验技术的更新和预测手段的发展,越来越多的线性短模体被发现和重新定义,例如BH3线性短模体.本文重点总结了线性短模体在结构、生物学功能以及进化等方面的特点.对线性短模体功能的研究将为解析细胞信号转导网络、疾病靶标确认、新药发现等领域带来新的思路.

生物分子液-液相分离的物理化学机制

近年来,有关生物分子通过液-液相分离机制进行组织定位、功能调控的研究发展迅速。相分离产生的聚集体在众多细胞活动事件中发挥了关键作用。这些聚集体的生物功能是以相分离的物理化学性质为基础的。本文将从相分离聚集体的基本性质、相图、微观结构,相分离的统计热力学、实验和分子模拟研究等方面阐释相分离物理化学机制研究相关进展。对于生物分子相分离的重要功能体系进行了列举和归纳,收集了相分离研究的模式体系,探讨了生物分子相分离的生物功能同物理化学机制之间的关系,总结了生物分子相分离的调控机制和调控分子的设计方法,并对生物分子相分离物理化学机制研究的未来发展方向进行了展望。