细胞色素P450 配体通道的研究进展

细胞色素P450 (CYP)是一类含亚铁血红素的酶, 不但能催化内源性底物的生物合成和代谢, 而且对外源性化合物的代谢、激活以及降解毒性等起着重要作用. P450 也是人体内最主要的药物代谢酶, 能催化代谢约75%的临床药物. 已有的P450 酶晶体结构显示, 绝大多数酶呈现闭合的构象, 其催化活性位点位于血红素上方且深埋于蛋白质的中心, 没有明显的通道用于配体进出活性中心. 因此一个有趣而重要的问题是, 配体如何进出酶的活性中心达到被氧化或发生抑制作用? 近年来, 关于P450 酶配体通道的研究取得了显著进展. 本文重点综述了通道研究的实验方法及6 类P450 酶可能存在的通道和作用机制, 并对其未来的发展方向进行了展望.     

生物合理设计光系统Ⅱ抑制剂研究——Ⅰ.豌豆D1蛋白与氰基丙烯酸酯类及脲类抑制剂的复合物结构的研究

运用分子模拟方法研究了氰基丙烯酸酯 (酰胺 )类化合物和脲类化合物与D1蛋白间相互作用 .结果表明它们的结合存在相似之处 :苯环部分 (范德华力相互作用和π_环堆积相互作用 )、羰基部分 (氢键相互作用 )和侧链杂原子 (氢键相互作用 ) .研究发现它们以相似的作用方式占据D1蛋白中相似的地方 .由于氰基丙烯酸酯 (酰胺 )类化合物分子中存在一插烯双键 ,在与D1蛋白结合时较脲类化合物有更多作用位点 ,尤其是与SER 2 6 8间氢键相互作用 ,表现在抑制活性上 ,氰基丙烯酸酯 (酰胺 )类化合物明显较脲类化合物高 .     

重组蓝细菌PsbF亚基形成β:β同源二聚体细胞色素b-559

所有进行放氧光合作用的生物都具有两个光系统-- 光系统Ⅰ和光系统Ⅱ. 目前所分离到的最小的有光化学活性的光系统Ⅱ含3个亚基: D1, D2和细胞色素b-559. 细胞色素b-559在光系统Ⅱ中的作用至今不明. 利用基因重组方法, 将Synechococcus sp PCC7002的psbF基因以融合基因形式在大肠杆菌中高效表达, 获得有氧化还原活性的细胞色素b-559. 用凝血酶处理除去N末端谷胱甘肽氧化还原酶后获得的PsbF亚基仍有氧化还原活性, 说明PsbF可在大肠杆菌中形成二聚体. 不论是融合蛋白还是PsbF二聚体, 其氧化态吸收光谱、还原态吸收光谱和二者的差示光谱同分离到的高等植物细胞色素b-559光谱相同. 氧化还原滴定显示,二者的氧化还原电位在50 mV左右. 上述结果对确定细胞色素b-559的亚基组成和蛋白在膜上的定位有很大帮助.     

分子动力学模拟研究穿透肽的跨膜机制及引导新肽设计

细胞穿透肽在体内缺乏细胞和组织专一性,使得这类载体的临床应用受到很多限制.成功设计各类疾病特异性靶向穿透肽的关键是充分认识这类多肽的跨膜分子机制.分子动力学模拟已逐渐成为开展该领域研究不可或缺的重要工具,与实验研究相互促进,对特异性靶向穿透肽的设计具有重要的指导作用.目前,利用分子动力学模拟主要开展的研究内容包括跨膜过程、跨膜自由能变化、多肽序列结构特征以及不同细胞膜组成如何影响其跨膜机制等.随着分子模型及增强采样方法的发展,单组模拟能够直接快速获取多肽跨膜自由能和构象变化.因此,分子动力学模拟对如何改造或设计细胞靶向穿透肽提供理论依据和指导,对改善药物跨膜能力、减少药物对其他健康组织的毒害等方面有着重要的科学和实际意义.     

重组蓝细菌PsbF亚基形成 β∶β 同源二聚体细胞色素b-559

所有进行放氧光合作用的生物都具有两个光系统—— 光系统Ⅰ和光系统Ⅱ. 目前所分离到的最小的有光化学活性的光系统Ⅱ含3个亚基: D1, D2和细胞色素b-559. 细胞色素b-559在光系统Ⅱ中的作用至今不明. 利用基因重组方法, 将Synechococcus sp PCC7002的psbF基因以融合基因形式在大肠杆菌中高效表达, 获得有氧化还原活性的细胞色素b-559. 用凝血酶处理除去N末端谷胱甘肽氧化还原酶后获得的PsbF亚基仍有氧化还原活性, 说明PsbF可在大肠杆菌中形成二聚体. 不论是融合蛋白还是PsbF二聚体, 其氧化态吸收光谱、还原态吸收光谱和二者的差示光谱同分离到的高等植物细胞色素b-559光谱相同. 氧化还原滴定显示, 二者的氧化还原电位在50 mV左右. 上述结果对确定细胞色素b-559的亚基组成和蛋白在膜上的定位有很大帮助.     

固定在硅胶表面细胞膜的酶活性及其色谱特性

提出一种新的细胞膜制剂———硅胶载体细胞膜 (carriercellmembrane,CCM) ,即以硅胶为载体 ,用吸附法将活性细胞膜固定在其表面 .用电子显微镜和表面能谱技术 ,对硅胶CCM的表面特性进行了分析 .以K+,Na+ 三磷酸腺苷 (K+,Na+ ATP)酶作为活性指标 ,比较了硅胶CCM与悬液细胞膜和沉淀状细胞膜的酶活性随温度、时间的变化规律和稳定性 .结果表明 ,硅胶CCM与其他两种赋存状态的细胞膜一样 ,具有可比较的酶活性特征 .建立了以硅胶CCM为固定相的色谱系统 ,并用于研究钙拮抗剂与兔红细胞膜和心肌细胞膜特异性相互作用 ,以及二氢吡啶类异构体药物与兔小脑细胞膜立体相互作用 .表明用硅胶CCM色谱法所得色谱参数可以反映药物与膜受体相互作用的特异性和立体选择性 .     

HIV-1跨膜蛋白gp41的生物学功能——潜在的gp41细胞受体的研究

几年来 ,HIV 1跨膜蛋白 gp41的生物学功能研究又取得了重大进展 .几个研究小组提供的实验证据证实gp41有一个潜在的细胞受体 .一个重组的gp41胞外区多肽 (aa5 39～ 6 84)以及gp41的免疫抑制多肽 (aa5 83～ 5 99)能够连接人B淋巴细胞和单核细胞 ,仅能较弱的连接T淋巴细胞 .我们发现gp41有 2个细胞结合位点 (aa5 83～ 5 99和aa6 4 1～ 6 75 ) .gp41能够选择性地抑制人T ,B淋巴细胞和单核细胞的增殖 ,选择性地增强人MHCⅠ和Ⅱ类分子以及ICAM Ⅰ分子在细胞表面的表达 .针对第一结合位点的单克隆抗体和 gp41结合蛋白能抑制这种调节作用 .gp41和Ⅰ型干扰素之间存在氨基酸序列的同源性 ,同源区正位于gp41的第一结合位点和Ⅰ型干扰素的受体结合位点 .一些研究结果表明 ,gp41的 2个结合位点与HIV病毒感染细胞相关联 .含有 2个结合位点的多肽分别能够抑制HIV病毒感染细胞 .一个识别第二位点的单抗能广泛中和HIV_1的实验室病毒株和最新分离的病毒株 .此外 ,针对猴免疫缺陷病毒 (SIV)跨膜蛋白 gp32分子上 2个同源区的抗体能保护猴免受SIV的感染 .这些研究结果提示 :gp41细胞结合位点和细胞受体的研究定会对HIV病毒感染机理的研究和疫苗以及抗感染药物的研制产生重大影响 .     

血管内皮细胞膜色谱模型的建立及初步应用

用体外培养的ECV304细胞, 以硅胶为载体制备ECV304细胞膜固定相, 建立了血管内皮细胞膜色谱模型, 并对固定相的表面特性和色谱特征进行考察. 应用血管内皮细胞膜色谱模型筛选药用植物红毛七中的活性成分, 通过色谱置换实验比较活性成分的竞争性作用, 并通过血管内皮细胞管腔形成实验进行初步药理学验证. 结果显示, ECV304细胞膜色谱模型在体外模拟配体与受体的相互作用, 在色谱条件下塔斯品碱有类似模型分子的保留行为, 能够选择性地作用于VEGFR2, 并显著抑制VEGF诱导的血管内皮细胞管腔形成, 表明血管内皮细胞膜色谱模型可以作为研究寻找特定活性分子的筛选模型.     

抗VLA-6增强小鼠胸腺基质树突状细胞诱导pre-T细胞分化

粘附分子是一类分布广泛、功能多样的膜糖蛋白分子.胸腺内不同发育阶段的T细胞和不同部位或类型的胸腺基质细胞(TSC)表达的粘附分子不同.T细胞发育与胸腺选择的重要环节之一是TSC与发育T细胞之间的直接相互作用,然而对于直接参与此过程的粘附分子知之甚少.利用本室建立的TSC-胸腺细胞相互作用的体外模型,研究粘附分子在此过程中的作用可以帮助理解T细胞发育的分子机制有重要意义.我们已证实用,本室所建小鼠胸腺基质细胞系(MTSC4)与pre-T细胞间的相互作用,可诱导pre-T细胞表型分化.本文报道粘附分子淋巴细胞功能相关抗原(LFA-1)、细胞间粘附分子(ICAM-I)以及晚期活化抗原(VLA-6)在MTSC4诱导Pre-T细胞分化中的作用.     

预测和分析血吸虫含有EF-hand结构域的表膜蛋白的功能

血吸虫病仍然是严重危害人类健康的重要寄生虫疾病之一. 在血吸虫中发现一类特殊的表膜蛋白, 它们含有EF-hand结构域, 但是对它们功能的了解除了可以作为抗原之外几乎一无所知. 蛋白-蛋白相互作用、位点特异性变异和糖基化位点修饰等in silico分析的结果表明, 这类表膜蛋白不仅可以与具有免疫调节功能的宿主蛋白进行相互作用来帮助血吸虫主动调节宿主的免疫反应, 还可以通过位点特异性变异、糖基化修饰自身那些可以被宿主免疫攻击所识别的位点, 以帮助血吸虫被动调节宿主免疫攻击. 此外, 对表膜蛋白C端区域的分析表明, 这些蛋白还可以协助血吸虫抑制宿主多核细胞的细胞趋化和宿主的IgG4免疫反应来调节和逃避宿主的免疫攻击. 总之, 分析结果暗示, 这些表膜蛋白可以协助血吸虫在宿主-寄生虫相互作用过程中调节和逃避宿主的免疫攻击, 起到自我保护的作用.     

介孔二氧化硅薄膜固定乙酰胆碱酯酶生物传感器

酸性条件下, 以表面活性剂 F127为模板剂, 正硅酸乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷为硅源, 在ITO导电玻璃上制备出三维立方结构的氨基功能化介孔二氧化硅薄膜, 然后采用浸渍的方式将乙酰胆碱酯酶和细胞色素c组装固定到介孔薄膜的孔道中, 制备了一种电流型生物传感器. 研究结果表明, 组装后的介孔薄膜具有很好的三维立方结构, 且固定在介孔孔道中的蛋白质和酶分子保持很好的生物活性和电化学活性. 以碘化硫代乙酰胆碱为底物, 细胞色素c为电子传递酶介体, 对该生物传感器的传感性能进行了研究. 当有机磷毒剂敌敌畏浓度在1.0×10^-8 ~ 1.0×10^-3 mol/L范围时, 抑制率与其浓度的对数值呈线性关系, 检测下限可达3.1×10^-9 mol/L.     

姜黄素和去甲氧基姜黄素与牛血清白蛋白相互作用热力学行为

在模拟人生理条件下,综合利用荧光光谱、圆二色谱和分子模拟等方法,研究姜黄素及其衍生物去甲氧基姜黄素与牛血清白蛋白(BSA)相互作用的热力学特征.荧光光谱分析表明,姜黄素和去甲氧基姜黄素均能有效猝灭BSA的内源荧光,猝灭机制属于静态猝灭.通过计算,获取了相应的热力学参数,证明2种药物与BSA的相互作用是一个吉布斯自由能降低的自发过程,且二者之间的主要作用力为疏水作用力.位点竞争实验和分子模拟的结果表明,2种药物在BSA的主要结合位点均为SiteⅠ.圆二色谱的分析发现,2种药物使BSA的构象发生了改变.     

埃博拉病毒入侵:人TIM分子的结构与结合PS的分子基础

研究表明,人T细胞免疫球蛋白黏蛋白(human T-cell immunoglobulin and mucin domain,h TIM)受体分子能够促进包括埃博拉病毒在内的很多囊膜病毒的入侵.h TIM介导的病毒入侵过程高度依赖于位于受体分子胞外区远膜端的免疫球蛋白V区(immunoglobulin variable(Ig V)-like)结构域与病毒囊膜中磷脂酰丝氨酸(phosphotidylserine,PS)的特异性相互作用.人类TIM家族共有3个成员:h TIM-1,h TIM-3和h TIM-4.虽然相应的小鼠TIM分子的结构已经解析,但h TIM分子的Ig V结构特征及其识别PS的分子基础仍然未知.同时,有研究表明,引起西非大规模埃博拉疫情爆发的2014-扎依尔-埃博拉病毒可能较其先前流行株具有更强的致病能力.但目前尚未有2014-扎依尔-埃博拉病毒利用h TIM分子入侵细胞及其与1976-扎依尔-埃博拉病毒的入侵能力比较的研究报道.本研究证明了整合有1976-和2014-扎依尔-埃博拉病毒囊膜糖蛋白(glycoprotein,GP)的假病毒均可以利用h TIM-1和h TIM-4入侵细胞,并且表现出相近的入侵效率.进一步证明了h TIM分子不与埃博拉病毒GP蛋白直接相互作用,而是通过结合病毒囊膜中的PS分子而促进病毒感染.随后解析了3种h TIM分子Ig V结构域的高分辨率晶体结构以及h TIM-4与磷酸丝氨酸的复合物晶体结构.令人意外的是,3种h TIM分子的PS结合槽呈现出各自不同的局部结构特征且在目前已解析结构的小鼠同源分子中均未被观察到.这些结构特征很可能提示h TIM分子具有不同于小鼠同源分子、且彼此间亦各不相同的PS识别模式.上述结构和功能数据丰富了我们对h TIM结合PS的分子基础的认识,从而将帮助我们更深入地了解埃博拉和相关囊膜病毒利用h TIM受体入侵细胞的分子机制.     

植物果糖激酶研究进展

植物糖代谢是植物科学研究领域的前沿和热点.果糖是植物糖代谢的重要参与者,果糖磷酸化则是果糖进入代谢途径的第一道生化反应.植物果糖激酶是果糖磷酸化的高效酶,调节细胞中的果糖浓度以及有机碳在细胞中的分配及流向,在调控植物生长发育、代谢和响应环境胁迫中发挥了非常重要的作用.近年来,有关植物果糖激酶的研究越来越多,其参与生理和代谢功能的重要性也逐渐凸显,但果糖激酶参与调控的生理代谢功能和分子机制仍有待进一步深入研究.为系统地总结植物果糖激酶的特点及其在生命活动中的重要功能,本文综述了果糖激酶在调控植物生长发育、响应逆境胁迫、光合作用及代谢通路中的重要作用,并提出了今后的研究趋势,以期为植物果糖激酶研究提供参考.     

细胞色素b5 Phe35定点突变后对蛋白质结构和性质的影响

牛肝氧化态细胞色素b5以及Tyr35,Leu35突变体蛋白的尿素变性动力学研究表明Tyr35突变体比野生型稳定 ,而Leu35突变体经历了与野生型、Tyr35突变体不同的蛋白变性机理 .这可能是由于Leu35的侧链体积比Phe35小 ,在蛋白内部形成的空穴为尿素分子进入疏水腔提供了通道 .细胞色素b5与细胞色素c结合常数的测定结果表明细胞色素b5与细胞色素c在溶液中形成了 1∶1蛋白复合物 .其结合常数分别为4 2 (± 0 0 1)× 10 6(野生型 ) ,3 7(± 0 0 1)× 10 6(Tyr35) ,4 7(± 0 0 1)× 10 6(Leu35) (I =1mmol/L磷酸缓冲液 ,pH =7 0 ,2 5℃ ) ,这说明 35位的突变并没有影响细胞色素b5与细胞色素c的结合     

粘附分子在小鼠胸腺基质细胞克隆活化同系脾细胞增殖中的作用

在免疫应答中,不同类型细胞之间的相互作用是免疫应答诱导与维持所必须的,相互作用的特异性尽管是由TCR介导和调节,但膜表面其它分子的作用也十分重要.已证明粘附分子是参与这一过程的重要膜分子之一.胸腺内,发育T细胞经粘附分子介导与胸腺基质细胞(TSC)的相互作用是TSC参与辅助抗原识别以及克隆选择等T细胞发育事件的一个重要机制.利用体外建立的TSC克隆分析介导TSC与不同发育阶段T细胞相互作用的膜分子性质及作用将有助于揭示T细胞发育的分子机理.我室建立的MTECl和MTSCS可直接与成熟T细胞相互作用,使之活化增殖.为此,本文进一步报道了粘附分子在该过程中的作用.     

青霉素-金属络合物的合成、结构及其抗耐药金葡菌的活性研究

金属离子可以影响许多药物分子的稳定性、体内分布和代谢途径,以至影响到药物的活性。青霉素是一类重要而有发展前途的β-内酰胺类药物,具有高效低毒的优点。一些金属离子如Zn(Ⅱ)和Cn(Ⅱ)能显著催化青霉素分子的水解,这不仅涉及到药物的稳定性,而且涉及到青霉素的作用机理。研究青毒素与金属离子的配位、结构及抗菌活性不仅可以探索     

限制性核酸内切酶PvuⅡ识别序列外甲基化抑制其酶切活性的分子机理研究

DNA甲基化是DNA分子上重要的碱基修饰方法之一,它可以影响核酸的结构及其与蛋白质的相互作用,由此影响基因的表达,关于甲基化与限制性核酸内切酶之间的关系,以往的研究表明:限制性核酸内切酶识别序列内DNA甲基化可特异性地抑制该酶的酶切活性。     

生物活性小分子与靶点相互作用研究中的新方法和新技术

活性小分子与靶蛋白的相互作用是生命中基本的相互作用之一，因而靶蛋白和活性小分子的筛选是生命有机化学及药物化学研究的重要内容，在活性小分子筛选方面，细胞印迹、以核磁共振为基础的结构活性关系研究及反双杂交系统分别是以细胞，靶蛋白及蛋白间的相互作用为靶点的高通量、快速的筛选方法，另外，在由活性小分子鉴定靶蛋白的研究中，三杂交系统、功能表达克隆及药物印迹等方法大大加速了靶蛋白的鉴定进程；而展示克隆方法可以     

水稻中一个25 kD Bowman-Birk蛋白酶抑制剂的表达和抑制活性分析

水稻Bowman-Birk 蛋白酶抑制剂(RBBI)在体外是胰蛋白酶抑制剂, 有的有1 个同源结构域 (8 kD), 有的有2 个同源结构域(16 kD). 本研究发现, 在水稻体内存在带有3 个同源结构域的RBBI(25kD), 而且RBBI 受发育和伤害调控. 体外实验发现, 3:13 二硫键(而不是4:5 二硫键)可抑制胰蛋白酶的活性; 而RBBI3-1 的D3 结构域对胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草芽孢杆菌素没有抑制活性. 突变实验表明, 改变D1 结构域N 端的P1 位点(把Lys 突变为Leu)并不能获得对胰凝乳蛋白酶的抑制活性, 这表明RBBI3-1 的D1 结构域反应回环阻碍了P1 位点获得新的抑制活性; 而对胰凝乳蛋白酶的抑制活性可能还需要其他结构(比如3:13 二硫键)的参与.