嗜压蛋白氨基酸残基溶剂可及性对其稳定性的影响

【目的】研究嗜压微生物中蛋白质在不同结构区域的特点对了解其稳定的结构基础及设计新型嗜压酶具有重要意义。【方法】利用43对嗜压和非嗜压同源蛋白的晶体结构信息,将氨基酸所处结构分成3种:分子表面、中间区及内核区,统计了不同结构状态中氨基酸的差异。【结果】统计分析结果表明,嗜压蛋白具有明显的溶剂可及性结构特点:其分子表面Cys、Asp、Asn和Lys含量显著高于非嗜压蛋白,而Pro和Arg则相反;中间区域Ile、Met含量显著高,而Trp则相反;内核区Cys、Ile含量显著高,而Ala则相反。同时,非嗜压氨基酸在嗜压蛋白分子表面及内核区含量均显著高于非嗜压蛋白。【结论】嗜压和非嗜压蛋白在分子表面差异最为明显,将是改造嗜压酶的首选区域;同时,需要统计更多的样本,对氨基酸压力不对称指数进行修订。

兔朊病毒蛋白β2-α2Loop的溶剂可及性分析

可传播性海绵状脑病(Transmissible spongiform encephalopathies,TSEs)是一类严重的神经系统退行性疾病,其发生发展与朊病毒蛋白(Prion protein,Pr P)的错误折叠有关。兔子是迄今为止已知的极少数难以感染TSEs的哺乳动物之一,其抗TSEs感染的能力缘于兔朊病毒蛋白(Rabbit prion protein,Ra Pr PC)自身的结构特点。作者通过分析比较兔子以及其它种属朊病毒蛋白β2-α2 loop溶剂可及性(Solvent accessibility),首次揭示Ra Pr PC分子具有不同于其它朊病毒蛋白的独特的溶剂可及表面。这一特性极可能影响了Ra Pr PC分子与X蛋白等伴侣因子的相互作用过程,从而有效地阻止了Ra Pr PC向错误构象的转变。本工作为人们更好理解Ra Pr PC抗致病因子感染的分子机制提供了有价值的新线索,有助于深化人们对TSEs传播种属屏障的认识。

蛋白质侧链的预测

根据Desmet的死端排除定则制作了一种蛋白质侧链预测的快速软件系统,用一批实例结构数据和不同的侧链转子库来检验此定则的可行性;并讨论预测的RMS与溶剂可及性和结构元素的关系.

嗜盐蛋白高级结构对其稳定性的影响

选择30对具有晶体结构的嗜盐和非嗜盐同源蛋白,通过计算氨基酸所处的结构状态,找出二者在统计学上具有显著差异的氨基酸.研究结果表明:在总的氨基酸组成上,嗜盐蛋白中天冬氨酸含量更多,而苯丙氨酸和赖氨酸含量显著较少.在不同二级结构区域,β-折叠中两种蛋白氨基酸组成差异最大;而在不同溶剂可及表面,两种蛋白在分别表面氨基酸组成差异最大,嗜盐蛋白表面酸性氨基酸显著较多,而碱性氨基酸则较少;48种高级结构结构参数中有4种存在显著差异,这4种结构参数都与可及性表面积有关.

二氢叶酸还原酶在盐溶液中的分子动力学模拟

为了研究嗜盐酶如何在高盐环境下维持稳定性与活性,本文以沃尔卡尼极嗜盐菌及大肠杆菌的二氢叶酸还原酶(DHFR)为模型,将二者分别置于5种不同盐浓度的水溶液中进行分子动力学模拟。经9ns动力学模拟,得到了二者在不同浓度盐溶液中的运动轨迹,通过对运动轨迹的分析,获取了二者在不同盐浓度下的动力学特性。结果发现嗜盐古生菌的二氢叶酸还原酶自身所形成盐桥及与溶剂所形成的氢键均比大肠杆菌的二氢叶酸还原酶多,而溶剂可及性表面则要小,二者差异均达极显著水平。同时还分析了这两种分子及其氨基酸残基的柔性等。