蛋白质稳定性计算设计与定向进化前沿工具

天然蛋白质具有临界稳定性的特征,这种较低的稳定性使蛋白质结构具有足够的灵活性,从而支持其发挥生物学功能。然而,临界稳定性使得蛋白质遭受胁迫压力后极易发生错误折叠并失去功能,导致天然蛋白质往往无法满足科学研究与工业应用的需求。此外,体内蛋白质在错误折叠后产生的聚集沉淀被认为是多种疾病发生发展的原因,包括阿尔兹海默病、帕金森综合征等。因此,优化蛋白质的稳定性是科学研究与工程应用领域亟待解决的关键问题。本文从蛋白质的折叠与稳定性机制出发,聚焦于序列优化与折叠环境优化两种改善蛋白质稳定性的手段,综述了基于理性设计、计算机辅助设计改善蛋白质稳定性的研究方法,介绍了用于高通量筛选蛋白质稳定化突变体或折叠相关因子的定向进化技术。通过多项蛋白质序列改良、折叠环境优化的案例介绍,展示了蛋白质稳定化技术在蛋白质工程与生物医药领域的广阔应用,包括酶的稳定化设计、疫苗蛋白质的构象控制、分子伴侣与蛋白质聚集抑制剂的筛选、蛋白质稳态药物的开发等。最后,展望了蛋白质稳定化技术未来的研究方向与前景,定制化的蛋白质稳定性检测技术将会迎来蓬勃发展。

蛋白质体外折叠技术研究现状与展望

蛋白质折叠技术是生物工程的新“单元操作”。本文阐述了蛋白质体外折叠研究的重要理论意义和应用价值 ,综述了目前蛋白质体外折叠技术研究进展 。

前导序列工程

在传统的蛋白质工程中,为了改变酶的特性,常采用诱变等方法在蛋白酶结构域中引入突变。在前导序列调节蛋白折叠机制的基础上,文章介绍了一种新的蛋白质工程技术——"前导序列工程"。前导序列工程是指当前导序列发生突变时,同一种多肽链可以折叠成具有不同高级结构、稳定性或特异性改变的构型。前导序列工程不仅是研究蛋白质折叠机理的重要工具,更是创造新型蛋白酶的一种十分有前途的新技术。文章以枯草杆菌蛋白酶为例,介绍了前导序列工程的意义与应用。例如,枯草杆菌蛋白酶在突变前导序列作用下可以得到底物特异性改变的酶,并且可以提高自动处理效率。一个枯草杆菌蛋白酶同族的前导序列可以作为变性枯草杆菌蛋白酶折叠的分子内伴侣帮助其折叠。

β折叠型自组装短肽水凝胶特性及在神经组织工程中的应用前景

背景:自组装短肽具有能够优化其三维支架的组分和结构特性,可作为新型组织工程支架材料应用于生物医药领域。目的:概述β折叠型自组装短肽的生物学特性及其在神经组织工程中的研究进展。方法:以"β折叠,自组装短肽,水凝胶,神经干细胞,神经组织工程;βsheet,self-assembling peptide,hydrogel,neural stem cell,neural tissue engineering"为检索词,检索Pub Med、CNKI、万方数据库2000至2017年发表的相关文献。结果与结论:β折叠型自组装短肽可模拟细胞外基质结构,促进神经干细胞的黏附、迁移、分化和突触发生,引导神经细胞生长和轴突连接。在神经组织工程中,自组装短肽RADA16、LDLK12、QL6及其衍生出的功能化序列已被证实具有良好的实用性。细胞培养与动物实验显示,β折叠型自组装短肽可促进干细胞的神经元分化,在神经退行性疾病、脊髓损伤、脑损伤及外周神经损伤中有很好的应用前景。

生物能源:一个不断更新的老概念

与今天所用的生物能源相比,新一代的生物能源将会是成本较低,能量较高并且多样化。但是要达到这些目标将面临着许多挑战。目前,世界上许多优秀的科学家和工程师正在不断地创造新的技术突破。笔者用自己的研究作为例子描述了一些新的挑战和解决方法。然而对有关生物能源的经济、政策和法律的研究还相对落后。