Cu、Zn—SOD的分子绘图、分子表面可及性及分子表面静电势的研究

超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,简称SOD)是一种重要的氧自由基清除剂。广泛存在于动物、植物和微生物中。它能催化超氧阴离子■歧化反应生成■近年来,国内外对它的理化性质、分子结构和生物学功能进行了广泛的研究,本文通过计算机研究了牛Cu,Zn-SOD分子绘图、分子表面可及性、分子表面静电势的一些性质。从而得到了一些有关酶结构与功能关系、催化反应机理,以及二聚体相互作用等有意义的结论。

抗胃癌单链抗体可变区序列分析及空间结构模拟

目的:考察抗人胃癌抗体可变区轻、重链序列,选择合适的连接肽构建单链抗体,并模拟其三级结构,预测单链抗体结构与功能关系.方法:利用获得的源自抗人胃癌噬菌体抗体库中筛选出的抗体可变区轻、重链序列,通过分析抗体轻重链可变区C-端、N-端结构特征,选择合适的连接肽,进而利用分子模拟原理构建单链抗体可变区的空间构象;经过力学优化、动力学模拟确定其稳定的三维结构;借助距离几何学、表观静电分布、溶液可及性表面积分析,对单链抗体的结构特征及理化性质进行理论分析.结果:成功获得的单链抗体稳定构象,除连接肽位置的1个氨基酸构象不合理之外,其他位置构象合适.轻链CDR1、CDR2以及重链CDR3溶液可及性表面积分布较强,而轻链CDR3、重链CDR1、CDR2分布较弱.重链CDR3区带有较强的负电性.结论:所构建的单链抗体三维空间结构具有较高的合理性和可靠性.

三种配体结合残基的识别

配体结合残基的预测对蛋白质生物功能的理解提供重要的依据,也有助于药物设计和开发。ATP、GTP和NAD三种配体具有相似的化学结构,生物功能也有着紧密的联系,所以我们将ATP、GTP和NAD三种大分子配体作为一个系列,分别对蛋白质中ATP、GTP和NAD配体结合残基进行了识别。建立了ATP、GTP和NAD三种配体结合残基的数据集,分别包含结合残基3838个、1316个和3579个,序列相似性阈值为30%,分辨率阈值为3°A。采用氨基酸组分信息为特征参数的离散增量算法和位点氨基酸保守性信息为特征参数的矩阵打分算法,对以上三种配体结合残基分别进行预测,结果并不理想;之后,我们将二级结构信息和表面可及性信息作为特征参数,并融合离散增量值、矩阵打分值和自相关协方差值,输入支持向量机对结合残基进行预测,得到了较好的预测结果。5交叉检验结果下的ATP、GTP和NAD配体结合残基预测总精度分别为77.4%、82.1%和85.3%;相关系数分别为0.549、0.643和0.702。

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。

抗体可变区稳定性评价及其初步应用

目的通过研究抗体轻、重链间的结合能与其构象特征、理化性质间的内在关系,建立相应的数学模型,合理评价抗体分子的热稳定性,为抗体分子的设计、合理改造及亲和力成熟奠定基础。方法采用生物信息学和计算生物学相关方法对已有晶体结构的抗体结构信息进行分析,通过距离几何学、计算机图形学技术对抗体可变区的构象特征进行研究;基于分子间氢键形成理论、反应自由能理论,从热力学、动力学对抗体分子轻、重链可变区相互作用的动态结构及能量特征进行探讨;借助统计学原理、非线性拟合、回归分析等分析手段对抗体轻、重链作用能与其构象特征、理化性质建立相关性分析。结果通过分子模拟与统计学分析,抗体的轻、重链可变区结合能与其轻、重链间的氢键形成数目、范德华作用均存在线性相关性;与抗体理化性质存在基于多项式的非线性相关性。基于关键位置氨基酸的使用频率以及建立的分析模型,针对无法获得稳定工程细胞株的抗蓖麻毒素人源化功能抗体进行合理的评价及优化,借助理论指导,获得抗蓖麻毒素人源化抗体稳定的工程细胞株。结论抗体可变区的自身结构(构象、理化性质)对其稳定性有很大影响,可以通过抗体结构优化来提高抗体的稳定性。