蛋白质密码——有义多肽与反义多肽间的相互作用

一维的遗传密码不足以解释蛋白质高级结构和功能之间的关系。总结并探讨有义多肽和由有义多肽的反义核苷酸序列编码的反义多肽间的相互作用 ,提出二维密码即蛋白质密码的存在。蛋白质密码与遗传密码的结合 ,可以解释蛋白质间的在连续空间中的相互作用。有义多肽与反义多肽相互作用在生物学上的潜在应用是巨大的 。

核酸条形码技术:扩展蛋白质-蛋白质相互作用检测通量的新方法

蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)几乎参与了机体内所有重要的生物学过程,在细胞的基本生命过程中扮演了至关重要的角色,开发高通量的PPI检测新方法具有重要的生物学意义。目前,下一代测序技术(next-generation sequencing,NGS)发展快速,能在几天内测定超过10亿个模板的DNA序列。由于并行DNA测序技术所特有的敏感性、特异性、高通量和多路复用优势,其已被用作广谱分子计数器,应用于基因组测序和转录物组测序等领域。核酸条形码技术通过将寡核苷酸标签与目标蛋白质连接起来,从而标记编码蛋白质。之后,利用高通量的测序方法检测相互作用的蛋白质,实现了PPI的高通量检测。这一技术推动了PPI检测方法的飞速发展,提升了单次实验检测的通量,为构建PPI网络提供了强有力的技术支持。本文详细阐述了核酸条形码在PPI检测方法中的设计、生成和读取;通过分析核酸条形码技术在PPI研究中的应用范例,探讨了各自的优势和不足,并评估了数据的可靠性,讨论了基于核酸条形码技术的PPI检测方法未来的发展趋势。

邻近标记技术在蛋白质-蛋白质相互作用中的研究进展

蛋白邻近标记(proximity labeling,PL)技术是指通过融合特定的催化酶,实现对目标蛋白相互作用蛋白的原位标记,再采用质谱或测序分析鉴定标记蛋白。该技术能够在瞬时动态条件下精确识别蛋白质相互作用,是传统分析手段的重要补充,在蛋白质相互作用研究中具有广阔应用前景。本文介绍了各类PL酶的工作原理、分类及优缺点;论述了该技术在研究蛋白质与蛋白质相互作用中的应用;讨论了PL技术的优势、目前存在的问题和发展趋势,以期为该技术的应用提供参考。

糖-蛋白质相互作用

糖生物学被认为是生物化学领域"最后的前沿"。糖-蛋白质相互作用是信号传导、细胞黏附、病菌感染、受精、增殖、分化和免疫应答等很多细胞识别过程的基础,在生命科学中意义重大。本文综述了糖-凝集素特异性结合、细胞/细菌相关的糖-蛋白质相互作用、基因表达的相关调节和基于凝集素媒介的药物导向治疗,以及糖-蛋白质相互作用研究的电化学、压电传感、光谱学、纳米技术、微阵列技术和生物传感器等方法和器件与相关的生物医学应用进展。

偶氮羧Ⅰ-铽(Ⅲ)配合物与蛋白质相互作用的吸光光谱行为的研究及应用

研究了偶氮羧Ⅰ-铽(Ⅲ) 与蛋白质的相互作用及其应用.在pH 1.20的HCl-KCl缓冲溶液中,蛋白质的加入使得偶氮羧Ⅰ-铽 (Ⅲ) 在510 nm 处的吸收峰峰值明显降低,且吸光度的变化与加入的蛋白质的浓度呈线性关系,于510 nm处测得摩尔吸光系数为ε=7.75×105L/(mol·cm)-1,牛血清白蛋白在0～55 mg/L范围内符合朗伯-比尔定律.将此方法用于尿样和奶粉中蛋白质的测定,结果令人满意.

表面等离子体共振技术在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的应用

表面等离子共振(SPR)近年来迅速发展为用于分析生物分子相互作用的一项技术。该技术无需标记、特异性强、灵敏度高、样品用量小,可实现在线连续实时检测。目前SPR已被广泛应用于免疫学、蛋白质组学、药物筛选、细胞信号转导、受体/配体垂钓等领域。该文阐述了基于表面等离子体共振技术生物传感器的基本原理和技术流程,综述了SPR在蛋白质-蛋白质相互作用动力学研究、蛋白质结构及功能研究、蛋白质突变和碎片分析、信号转导中的应用以及SPR在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的多项关键技术。指出SPR通过与光谱、电化学等多技术联用后,可以获得更加详实的信息。

用NMR技术研究蛋白质-配体相互作用

蛋白质配体相互作用的研究对理解生命过程、药物设计和药物筛选具有相当重要的科学意义和巨大的经济价值.NMR是研究蛋白质配体相互作用的最有用的技术之一,有着显著的优势.本文综述了近年来国际上用NMR技术研究蛋白质配体相互作用的发展状况和趋势,先介绍表征蛋白质配体相互作用的重要参数,然后介绍如何判断蛋白质或配体与复合物的化学交换类型以及所能获得的有关蛋白质配体相互作用的信息,最后介绍具体用于研究蛋白质配体相互作用的若干NMR技术以及基于NMR的药物筛选技术.

铀酰与多肽和蛋白质相互作用研究进展

随着核能事业的快速发展,人们越来越关注锕系核素对生态环境和生物体所造成的影响,其中锕系元素的生物毒理行为正成为核能基础研究热点之一。锕系阳离子与生物分子特别是多肽和蛋白质的相互作用研究对于理解其在生物体内转运、吸收和沉积等基本毒理学问题至关重要。铀作为核燃料循环中主要的锕系元素,其毒理学问题更具研究意义。本文综述了铀酰离子(UO2+2)在分子水平上与氨基酸、多肽和蛋白质之间相互作用机理的研究进展。分析了所形成配合物的配位模式、分子结构以及热力学数据等;评价了血浆蛋白对铀在人体内转运、吸收和沉积所起的作用;讨论了能特异性识别UO2+2的多肽和蛋白质的设计原理,对本领域今后的发展动向也进行了展望。

蛋白质-蛋白质相互作用界面统计分析

以作者开发的从蛋白质结合部位推导出其界面所具有的疏水性质和氢键性质的计算程序PP_SITE为基础,利用蛋白质结构数据库(PDB),对蛋白质-蛋白质相互作用界面进行了统计分析.从PDB中挑出非冗余的链间相互作用对,计算出这个数据集中所有链间界面的疏水和氢键相互作用特征.对得到的界面特征进行统计分析,寻找能够明显聚类的界面特征.结果表明,界面大小、氢键和疏水相互作用在界面所占比例以及疏水相互作用的集中程度可以作为分类的依据.

2,7-二氯荧光素与蛋白质相互作用的分光光度法研究

首次采用分光光度法研究了模拟生理条件(pH7.4Tris-HCl缓冲溶液,离子强度I=0.1)下2,7-二氯荧光素与牛血清白蛋白(BSA)相互作用的情况。研究结果表明两者相互作用形成稳定的复合物,最大吸收波长为509nm,与2,7-二氯荧光素的最大吸收波长502nm比较,红移了7nm;两者之间主要通过静电引力结合,但并不排除疏水作用力和氢键;两者之间的结合数为32。

基于元数据的异构蛋白质-蛋白质相互作用数据库整合

研究蛋白质-蛋白质相互作用是理解生命活动的基础。在蛋白质-蛋白质相互作用的研究过程中,产生了大量来源于实验和预测的数据。这些数据存储于彼此异构的数据库中。对上述异构数据库进行数据整合是实现共享和最大限度利用已有蛋白质-蛋白质相互作用数据必须解决的关键问题。据此问题提出了基于元数据理论和查询转换方法的异构数据库整合方案,并构建了一个基于网络的蛋白质-蛋白质相互作用相关异构数据库的整合平台,成功实现了对9个蛋白质-蛋白质相互作用数据库的整合。

用于蛋白质间相互作用研究的新型双杂交系统

近年来 ,一些不依赖于转录因子活性的新型双杂交系统相继建立 ,如分离的泛素系统、蛋白质片段互补分析、阻遏物重构分析和SOS恢复系统等。同利用转录因子活性的酵母双杂交系统相似 ,这些方法也利用了一些活性蛋白的结构与功能特点来研究蛋白质间相互作用 ,这些活性蛋白不是转录因子 ,但也可在结构上进行分离并可通过重构使其生物活性得以恢复。由于这些新型双杂交系统的各自特点 ,使得它们成为酵母双杂交系统的有益补充和研究蛋白质间相互作用的有力工具。

两种含1,3,4-噻二唑α-氨基膦酸酯与蛋白质弱相互作用的ESI-MS研究

用ESI-MS研究了两种含1,3,4-噻二唑α-氨基膦酸酯与蛋白质,包括溶菌酶、胰岛素和细胞色素c之间的非共价相互作用.结果表明,这两种含1,3,4-噻二唑α-氨基膦酸酯能与多种蛋白质形成非共价复合物,并且使溶液中蛋白质分子构象趋于收缩.对于同一种蛋白质,底物分子结构的细微差别会形成稳定性和计量比均有差别的复合物.对于同一种底物与不同蛋白质作用时,形成的复合物比例和稳定性有较大的差别.

分析蛋白质-蛋白质相互作用界面的新方法

疏水性和氢键是蛋白质-蛋白质相互作用中的主要因素.提出一种新的计算方法,从蛋白受体的结合部位推导出蛋白配体相应部位应该具有的疏水性质和氢键性质.应用这种方法可以很容易地找出影响相互作用的关键残基,并且将界面的这两种特征用图形软件显示出来.在应用到实际蛋白-蛋白相互作用中时,发现它的用途并不限于此.它可以作为研究蛋白相互作用的一个基本工具.

间充质干细胞外泌体调节哺乳动物雷帕霉素靶点/p70核糖体蛋白S6激酶/盘卷肌球蛋白样Bcl-2-相互作用蛋白通路改善糖尿病肾病大鼠肾损伤的机制研究

目的探讨间充质干细胞外泌体(MSC-EVs)通过调节哺乳动物雷帕霉素靶点(mTOR)/p70核糖体蛋白S6激酶(S6K1)/盘卷肌球蛋白样Bcl-2-相互作用蛋白(Beclin 1)通路改善糖尿病肾病(DN)大鼠肾损伤的机制。方法采用高脂饮食联合腹腔链脲佐菌素(STZ)注射的方法建立SD大鼠DN模型,随机分为模型组、MSC-EVs组、MSC-EVs+MHY1485(mTOR激活剂)组,每组12只。另取12只SD大鼠以正常饲料喂养6周后,腹腔注射同等剂量柠檬酸钠溶液作为对照。以MSC-EVs和MHY1485分组处理后,检测大鼠血糖及肾功能指标[血尿素氮(BUN)、血清肌酐(Scr)、尿微量白蛋白(UmALB)]水平。采用苏木精-伊红(HE)染色检测各组大鼠肾组织病理形态;采用免疫组化检测各组大鼠肾组织mTOR/S6K1/Beclin 1通路相关蛋白表达;采用蛋白免疫印迹法检测各组大鼠肾组织mTOR/S6K1/Beclin 1通路及自噬相关蛋白表达。结果与对照组相比,模型组大鼠肾组织形态发生损伤,血糖、BUN、Scr、UmALB、p-mTOR及p-S6K1相对阳性表达、p-mTOR/mTOR、p-S6K1/S6K1显著升高(P<0.05),微管相关蛋白1A/1B轻链3(LC3)Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin 1蛋白表达、Beclin 1相对阳性表达显著降低(P<0.05);与模型组相比,MSC-EVs组大鼠肾组织形态损伤减轻,血糖、BUN、Scr、UmALB、p-mTOR及p-S6K1相对阳性表达、p-mTOR/mTOR、p-S6K1/S6K1显著降低(P<0.05),LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin 1蛋白表达、Beclin 1相对阳性表达显著升高(P<0.05);与MSC-EVs组相比,MSC-EVs+MHY1485组大鼠肾组织形态损伤加重,血糖、BUN、Scr、UmALB、p-mTOR及p-S6K1相对阳性表达、p-mTOR/mTOR、p-S6K1/S6K1显著升高(P<0.05),LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin 1蛋白表达、Beclin 1相对阳性表达显著降低(P<0.05)。结论MSC-EVs可增强自噬,降低DN大鼠血糖、SCr、BUN和尿蛋白水平,减轻肾组织损伤,其机制可能与抑制mTOR/S6K1/Beclin 1通路激活有关。

基于混合深度学习的蛋白质-多肽结合位点识别研究

蛋白质和多肽间的相互作用机制非常重要,且使用计算方法预测蛋白质-多肽相互作用位点能快速定位并有效降低研发成本。然而,现有模型预测两者结合位点的准确率不高,并且难以处理数据不平衡问题。基于此,本文提出了一个基于混合深度学习策略的预测方法——ResPep。在数据集处理层面上,用K-means聚类算法对数据集中多数类样本下采样以平衡数据样本;在算法处理层面上,用残差网络、一维卷积神经网络和多头注意力网络来建立轻量级的混合深度学习模型,同时模型学习融入代价敏感性。结果表明,与多个现有方法相比,ResPep在公共测试数据集TS125上拥有更好的泛化性能。

蛋白质相互作用技术在分子水平的应用

基于蛋白复合物在钠离子通道相关疾病中的调控作用,本文综述了蛋白质相互作用构建蛋白质关系的网络和生物学通路中涉及的体内和体外相关检测方法,如酵母双杂交系统、双分子荧光互补、免疫共沉淀技术、融合蛋白Pull-Down技术、单分子下拉、高通量蛋白质芯片、微生物质谱、串联亲和蛋白纯化,以及以生物信息学为主的研究方法,并通过相关检测技术在大分子蛋白复合物中的应用获得新的靶点。

糖-蛋白质之间CH-π作用研究进展

糖-蛋白质相互作用是多种生命活动的核心,其本质是协同作用的多重非共价键弱相互作用.其中,糖CH基团与蛋白质中芳环基团之间发生的CH-π作用在糖-蛋白质识别与结合中扮演了重要的角色.随着现代测试分析技术的进步,人们对CH-π作用的起源、结构特点及其能量贡献等方面的认识和理解均得到了飞速的发展.因此,进一步从仿生学角度探索CH-π作用在药物设计与研发、智能材料和智能器件、组织工程材料等方面的应用是一系列新兴研究方向,并将促进糖和蛋白质相互作用研究的发展.在本文中,首先对糖-蛋白质之间CH-π作用的各种特点做了系统性的梳理,然后从抑制淀粉样蛋白聚集、水相糖受体设计以及驱动材料宏观性质变化三个方面,讨论了现阶段人们对CH-π作用的宏观效应及潜在应用的探索,最后对研究方向做了展望.

蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究进展

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞活动和生命过程中扮演着非常重要的角色。基因调节、免疫应答、信号转导、细胞组装等等都离不开蛋白质-蛋白质的相互作用。近几年,靶向蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究也逐渐成为研究的热点;但是蛋白质复合物相互作用界面的一些特点和性质,如相互作用界面较大、结合界面较为平坦等,使蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究充满了挑战。本文主要总结了蛋白质-蛋白质相互作用界面的一些性质和特点,分析了界面特性与其抑制剂设计的关系,并讨论了蛋白质-蛋白质相互作用的理论预测方法及其抑制剂的类型和特点,最后又通过实例说明了如何进行蛋白质-蛋白质相互作用抑制剂的设计。