芍药查尔酮异构酶基因(CHI)克隆、密码子偏好性分析以及蛋白结构功能预测

为了丰富芍药CHI基因研究的基础数据,首先利用RACE技术对芍药CHI基因的CDS区进行克隆,并通过EMBOSS软件分析序列的密码子偏好性,其次利用生物信息学软件和在线数据库对芍药CHI进行蛋白结构与功能预测。结果表明,克隆获得芍药CHI基因c DNA序列长度为898 bp(Gen Bank序列号:JN119872),芍药CHI基因偏好使用以A/U结尾的密码子,28种偏好密码子(RSCU>1),其中偏好性较强的有UUG、UGU、CAU、AGA、AGG、CGG(RSCU≥2),在密码子的使用频率上,芍药CHI基因与酵母、大肠杆菌等模式生物基因组的差异均大于拟南芥基因组。芍药CHI为非跨膜亲水的稳定蛋白,无信号肽,属于非分泌蛋白;主要分布在细胞质(45.0%)和微体(42.5%)中;无糖基化位点,14个磷酸化位点,其中第20位氨基酸处存在一个典型的磷酸激酶PKC,含有1个异构酶Chalcone保守结构域;二级结构包括α螺旋(39%)、延伸链(20%)、β-转角结构(13%)和无规则卷曲(27%);三级结构呈β-三明治折叠形成的倒置花束。发现了一个异构酶催化活性区域和一个重要的特异性蛋白质激酶PKC位点,为今后深入研究CHI基因功能提供有利的基础资料,此外,拟南芥真核表达更适合作为芍药CHI基因的外源表达系统。

猪BPI基因部分cSNPs检测及其对蛋白结构功能的影响

本试验以98头苏太猪为研究对象,检测BPI基因部分编码区的单核苷酸多态性(SNPs),并预测分析碱基突变对BPI蛋白结构和功能的影响。利用PCR-SSCP和PCR-RFLP结合测序的方法检测BPI基因外显子1、4和10的SNPs,运用生物信息学比较分析原蛋白和突变型蛋白的理化性质和结构。结果表明,以BPI基因cDNA序列作为参照,BPI外显子1、4和10存在6个SNPs,3个同义突变(c.24A>G、c.54T>C和c.522C>T)和3个错义突变(c.433C>T(Arg145Trp)、c.1060A>G(Thr354Ala)和c.1151T>G(Leu384Arg))。3种错义突变未改变BPI蛋白的理化性质、信号肽、跨膜区、糖基化位点以及二、三级结构,但是导致磷酸化位点的改变或存在其他潜在功能位点区域。Western blot试验发现,BPI蛋白的分子量为53ku,苏太猪F18大肠杆菌抗性型猪的BPI蛋白表达量显著高于敏感型猪。猪BPI外显子4和10的碱基突变不同程度影响到蛋白功能,并可能对机体疾病的抗性/易感性产生影响。

兔IL-10基因外显子4突变对蛋白结构和功能的影响

本研究针对兔IL-10基因外显子4中的碱基突变,运用生物信息学比较分析野生型和突变型蛋白的理化性质和结构。结果表明,外显子4中碱基T的插入并未改变IL-10蛋白的理化性质、二硫键、跨膜结构、信号肽、糖基化位点以及二级结构,但是导致磷酸化位点减少、三级结构改变,从而影响IL-10蛋白的功能并可能对机体疾病的抗病性产生影响。

蛋白质结构与功能中的位点氨基酸

结合和催化是蛋白质重要的生物化学功能,蛋白质结构特异性识别其他分子是其功能的关键。结合位点和催化位点氨基酸是蛋白质行使功能关键位置上的结构体现。在复杂的蛋白质结构和功能研究中,位点氨基酸的组成、使用率等对挖掘分子结构功能关系具有重要作用。位点氨基酸层次的研究将会促进蛋白质与配体相互关系、蛋白质折叠机制和蛋白质设计的研究。

生物化学《蛋白质结构与功能的关系》说课设计方案

生物化学是医学院校专业基础课程，说课是设计教学活动的重要手段。本文针对中医专业生物化学《蛋白质结构与功能》这一节教学内容，按照说教材，说教法、说学法．说教学过程四个方面设计说课方案，有助于提高教师的教学能力和教学质量。

CYP2C9常见及新变异体结构和功能的生物信息学分析

目的 利用生物信息学工具对我国人群中CYP2C9常见变异体(*3)及新变异体(*76~*85)进行预测分析,旨在阐述氨基酸变异对CYP2C9蛋白结构、特性和功能等多维度造成的影响。方法 应用多种分析工具,对各变异体的理化性质、糖基化和磷酸化修饰、重要结构域、空间结构及功能变化和与探针药物(甲苯磺丁脲)对接模式等方面进行了预测分析。结果与CYP2C9*1比较,各变异体从氨基酸序列、局部结构域、磷酸化位点、理化性质、空间结构及与底物对接模式等方面发生了不同程度和多层面的改变。*76和*84在局部结构、整体空间结构和功能等方面均有破坏,且与疾病爆发相关;*78~*79和*81~*82变异体在不同层面预测结果具有显著异质性;*85因移码突变致终止密码子提前出现,大部分重要结构域缺失,结果提示可能会影响蛋白质翻译及全酶的组装。虽然*3的理化性质、局部结构域和稳定性等预测结果与*1比较,均无明显变化,但与甲苯磺丁脲对接结果显示*3蛋白与甲苯磺丁脲在对接口袋形状、三维尺寸及接触模式发生明显改变。结论 本研究从蛋白一级结构、二级结构、三级结构、全酶与药物对接、理化特性和功能等多角度、多层面地分析了氨基酸变异对表型的影响,为将来CYP2C9变异体的结构解析、体内外药物代谢实验和个体化用药提供了重要参考和新的解读视角。

硫氧还蛋白还原酶结构与肿瘤治疗的研究进展

硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase,TrxR)是硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)系统里主要的功能蛋白,在调节多种细胞氧化还原信号通路中起关键作用。近年来,TrxR/Trx被越来越多地认为是肿瘤发展的重要调节剂,因此靶向TrxR/Trx是一种很有前景的肿瘤治疗策略。该文对TrxR的结构特点、与肿瘤相关的生理功能、TrxR抑制剂进行综述,以对TrxR的研究提供参考。

基于弹性网络模型的蛋白质结构-功能关系

蛋白质结构-功能关系研究是结构生物学领域的热点问题之一,具有重要的理论和实际应用价值.弹性网络模型(elastic network model,ENM)是获取蛋白质结构本身固有动力学性质,进而揭示其生物学功能的有效方法,在蛋白质结构-功能关系研究中得到了广泛应用.简要介绍了ENM的基本原理及其在蛋白质结构-功能关系中的应用,主要包括蛋白质功能性运动分析和关键位点识别等.

大概念视角下高中生物单元教学策略——以“蛋白质的结构与功能”教学为例

生物教学中,为了强化学生迁移、应用知识的能力,提升学生的学科核心素养,教师可以将大概念作为统领,对相关教学内容进行整合、重组,设计合理、完善的问题情境,组织学生进行深度探究学习,以切实提高教学质量。笔者以“蛋白质的结构与功能”教学为例,具体论述大概念视角下高中生物单元教学的策略。

SLC26蛋白家族成员功能及意义的研究进展

目前研究发现人类许多疾病与离子通道蛋白相关,故对于离子通道蛋白如何参与人类疾病的发展已成为各大学者的研究热点。SLC26阴离子通道蛋白家族作为目前一类研究较多的离子通道蛋白,具有成员多、结构功能复杂多样等特点,可作为SO42-转运蛋白、阴离子交换器、阴离子通道蛋白等在组织上的特异性表达来发挥其功能,SLC26阴离子通道蛋白家族的表达及功能受多种机制调节,其家庭成员结构及功能变化与人类先天性营养不良、先天性氯化物腹泻、先天性耳聋及消化道疾病等多种人类疾病相关。本文就SLC26蛋白家族其结构功能、各家族成员及其主要功能、相关调节因素及其与相关疾病的关系等进行综述。

脂蛋白电子显微结构研究的优化负染方法

人类心血管等疾病与胆固醇含量的高低有着十分密切的关系.人体内胆固醇主要通过血液中的脂蛋白来调节和运载.因此,新一代调节胆固醇的药物设计迫切地需要揭示脂蛋白分子结构与功能之间的关系.由于脂蛋白分子的成分高度复杂、结构特征灵活、尺寸微小,传统的蛋白质结构标定技术,如X射线衍射、核磁共振谱、质谱和冷冻电子显微镜等手段都面临着巨大的困难.针对这一问题,任罡小组最近提出一种优化的电镜负染制备方法,可以观测到单个脂蛋白分子的空间结构.此方法应用的成功,使得对单个脂蛋白分子的结构研究成为可能.同时也证明该负染色技术作为一种普遍的实验手段,可以用于对蛋白质小分子的结构研究,从而将促进新一代蛋白质分子药物的研发.

猪LTβR基因克隆、结构功能预测、组织表达谱分析及真核表达载体构建

为了进一步探究猪LTβR基因的生物学功能,本研究以猪淋巴组织cDNA为模板扩增LTβR基因CDS区,进一步利用生物信息学对猪LTβR蛋白结构与功能以及参与的GO和Pathway通路进行分析,利用Real-time PCR检测LTβR基因在大白猪不同组织中的表达水平,同时将LTβR基因扩增产物克隆至真核表达载体pEGFPC1中,并分别转染猪HEK293和IPEC-J2小肠上皮细胞系,通过显微镜观察其表达情况。结果表明,克隆获得猪LTβR基因CDS区全长为1 209bp,编码402个氨基酸,发现LTβR为脂溶亲水性的不稳定蛋白,存在1个跨膜结构(205~227aa),不存在信号肽,亚细胞定位表明LTβR为非分泌型蛋白。LTβR蛋白具有2个糖基化位点,18个潜在的磷酸化位点,其中包括PKC、CKI、CDC2、GSK3、CDK5、INSR等10种保守的特异性蛋白质激酶的结合位点。该蛋白保守区域为2个TNFR superfamily,分别位于32~125和128~192位氨基酸,并发现C422T>A141V突变位于该区域内。KEGG和GO分析发现,LTβR基因共参与12项GO功能分类,同时还参与NF-kappa B信号通路、IgA合成的肠道免疫网络等5项调控通路。定量检测发现,LTβR基因在大白猪肺中的表达水平极显著高于其他组织(P<0.01),在肾和脾等免疫器官,十二指肠和空肠等肠道组织中也均有较高的表达水平。细胞水平转染试验及显微镜观察发现其在猪HEK293和IPEC-J2两种细胞中均表达。本研究为猪LTβR基因及其介导的信号通路的功能分析提供了材料和依据,今后有必要在细胞水平上进一步验证分析猪LTβR基因及其介导的信号通路在猪抵抗细菌感染过程中发挥的重要作用,同时将C422T突变作为猪抗病育种的一个潜在遗传标记进行系统分析。

鸡Hemeo xygenase 1基因克隆、结构功能预测及组织表达特性分析

旨在克隆鸡Hteme oxygenase 1(HO-1)基因,探明其蛋白结构、功能及组织表达特性。以海兰白鸡(W-36)为材料,利用RT-PCR技术克隆鸡HO-1基因CDS区,利用生物信息学方法预测蛋白结构与功能,应用qRT-PCR检测组织表达特性。结果表明,鸡HO-1基因的CDS为891bp,编码296个氨基酸,其核苷酸和氨基酸序列与其他种属间的差异较大。鸡HO-1为跨膜非分泌蛋白,具有HO家族的结构域,酶分类为EC1.14.99.3,能够结合-HEM、BLA、OXN、Q80、SUC、TRE和Na^+等分子。鸡HO-1基因在组织内广泛表达,在动脉、脑干、大脑、坐骨神经、十二指肠及小肠等组织表达量较高。预测HO-1蛋白具有调控糖类和盐类等相关分子功能作用,其在组织中广泛表达,在循环系统、神经系统和消化系统中具有重要的生物学功能。

人源细胞色素CYP3A4结构与功能生物信息学分析

选用DNASTAR、ProtParam、SignalP5.0、MEGA等生物信息学平台,分析人源肝脏细胞色素代谢酶CYP3A4基因的序列、理化性质、结构域及信号通路等,对CYP3A4基因的结构与功能进行鉴定。结果表明:CYP3A4基因编码区长为1509碱基对(bp),共编码502个氨基酸(aa);CYP3A4蛋白分子式为C_(2620)H_(4123)N_(659)O_(723)S_(26),相对分子质量为57256.10,体外不稳定;CYP3A4二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主,存在2个跨膜结构,信号肽位于第28~29 bp处,另有47个磷酸化位点和2个N-糖基化位点,存在20个B细胞抗原表位;基因CYP3A4在化合物联苯分解、黄酮类代谢、葡萄糖醛酸基转移酶活性的负调控以及视黄醇的新陈代谢和胆汁分泌等系列信号通路中发挥重要作用,是药物氧化代谢的核心体系;黑猩猩与人源CYP3A4蛋白相似性最高。

鹌鹑HSP25基因克隆结构与功能预测及组织表达特性分析

为了克隆HSP25编码序列,探明其蛋白结构、功能及组织表达特性,试验以鹌鹑为材料,采用RT-PCR方法获得HSP25的开放阅读框(ORF)序列信息,采用生物信息学的方法预测蛋白结构与功能,采用qRT-PCR方法检测组织表达特性。结果表明:鹌鹑HSP25基因的ORF为579 bp,编码193个氨基酸,该蛋白为膜外非分泌蛋白,能够结合α晶状体蛋白B分子,其在心脏、肝脏组织中高度表达,推测具有抑制心脏与肝脏的肿瘤发生作用。

大额牛瘤胃细菌Umcel-2蛋白的生物信息学分析

为了了解云南大额牛瘤胃细菌Umcel-2蛋白的生物学特性、结构及功能等特征,阐明大额牛瘤胃细菌Umcel-2蛋白高效降解纤维素的生物学功能,试验采用多种在线软件和工具对Umcel-2蛋白进行生物信息学分析研究。结果表明:Umcel-2蛋白分子式为C1983H2987N541O670S15,相对分子质量为4.56 kDa,属于一个定位于细胞质中,无跨膜区及信号肽的亲水型酸性稳定蛋白;Umcel-2蛋白含有1个保守区域pfam00150且属于糖苷水解酶家族5,二级结构由α-螺旋、无规则卷曲发挥主要功能,三级结构同源建模质量高且与芳基磷酸化-β-D-葡萄糖苷酶BglC相似;Umcel-2蛋白存在3个N端糖基化位点和49个磷酸化位点,且其活性位点由甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、亮氨酸和天冬酰胺等氨基酸组成,有利于提高其纤维素酶活性。系统进化树结果表明,Umcel-2蛋白与未培养生物AEX97596.1纤维素酶的纤维素酶蛋白高度同源,表现出内切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的纤维素酶活。研究表明,生物信息学方法预测瘤胃细菌Umcel-2蛋白具有较高的纤维酶活性,为瘤胃细菌高效降解纤维素的深入研究提供了参考。

基于费马螺线的蛋白质序列图形表示

本文通过将费马螺线运用到蛋白质图形表示中,提出了一种适用范围更加广泛且更加直观性的蛋白质序列图形表示方法。该方法将蛋白质序列经由不同的氨基酸分成20个子序列,对每个子序列运用费马螺线将其映射为二维非退化的图形。结合实际研究结果表明,该图形表示反映了对应蛋白质序列的主要位置信息,对不同位置氨基酸对物种蛋白质功能与结构的影响所做的分析是可靠且有效的。基于此类方法,对物种分类预测及食品划分有显著功效,通过不同位置的蛋白质结构进行解析,能够帮助食品工业的发展。

热休克蛋白70及其抑制剂的研究进展

热休克蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)是一种在应激条件下诱导表达的伴侣蛋白,能帮助细胞内新生蛋白折叠,蛋白细胞内运输、蛋白装配和降解,并能在应激状态下维持蛋白质构象。研究表明,Hsp70与许多疾病有关,如癌症、神经退行性疾病、异源移植的排斥、感染等,有望成为新的药物作用靶点。本文综述了Hsp70的结构、家族成员、协同伴侣(co-chaperones)成员及其功能研究进展,并介绍Hsp70抑制剂的研究现况。

诺贝尔奖案例学习在蛋白质双语教学中的应用

双语教学是培养高素质国际化医学人才的重要途径,医学生物化学双语教学存在专业术语难度大、跨度广、内容复杂等问题。"蛋白质的结构与功能"章节与生物化学突破性进展密切相关,在临床八年制及卓越创新班中,通过学生收集与课程相关诺贝尔奖案例的英文材料,"以学生为主体,以案例为中心"的双语教学新模式得到了实践。文章总结了双语教学的实施方法及教学效果评价。

邹承鲁先生与中国蛋白质折叠研究

邹承鲁先生是近代中国生物化学的奠基人之一,一生致力于蛋白质结构与功能关系的研究,在细胞色素与呼吸链酶系、人工合成胰岛素、酶活性不可逆抑制动力学、酶活性部位的柔性以及蛋白质折叠和分子伴侣等不同领域都做出了重大贡献。1964年我从中国科学技术大学生物物理系毕业,被分配到中国科学院生物物理研究所。