功能核酸检测金属离子研究进展

功能核酸是一类具有特定生物功能的核酸分子,包括核酸适配体aptamer、脱氧核酶DNAzyme和aptazyme(aptamer与DNAzyme的复合物)等,其功能远远超出传统核酸的遗传作用.近年来功能核酸已被广泛应用于生物传感等分子识别和应用研究领域,并对蛋白质、金属离子以及小分子等进行检测.该文总结了功能核酸在金属离子检测方面的研究工作进展,包括荧光传感器、比色传感器和电化学传感器等内容.     

基于分子探针的生物医学研究

在分子水平上开展生物学的研究是当前生命科学研究的重点和热点,其主要研究内容是在分子水平上研究核酸与核酸、核酸与蛋白质之间的相互作用.分子探针是快速、灵敏、实时获得这些信息的重要手段,目前常用的分子探针有两种:一种是Kramer等首次设计并合成的分子信标核酸探针,它所具有的特殊发夹结构使之具有高度的特异性,能检测目标链中的单碱基突变.     

基于重氮功能化直立碳纳米管阵列的核酸适配体传感器的制备及其应用于凝血酶的检测

核酸适配体（aptamer）是一类通过SELEX技术从DNA或RNA库中筛选出来的新型的单链寡核苷酸片段，利用其与目标分子的特异性结合，广泛应用于分子识别领域。近年来学者们都努力寻找与某些疾病相关的蛋白质能特异性结合的核酸适配体，以期加强相应疾病的诊断和治疗。凝血酶（thrombin）作为血液中的一种蛋白酶，在血液凝固...     

茎部可控核酸探针设计策略

分子探针是指利用分子工程技术获得的对某一特定对象具有特异性识别能力的功能分子。在传统生物分子探针中,蛋白质类识别分子（如抗体）的特异性和亲和力好,已广泛用于疾病的分子诊断和生命科学的研究中。核酸类识别单元如核酸适体、分子信标等,一般是通过碱基之间精确的氢键识别（杂交）来探测含有与该探针互补序列的核酸,     

生物机的蛋白质

对于体内最重要的两类生物分子——核酸和蛋白质 ,科学家们已经了解到 :核酸有遗传信息而无催化作用 ;而蛋白质有催化作用反而没有遗传信息。核酸中的脱氧核糖核酸在不同状态下 ,可产生有信息和无信息的变化 ,这就激起了科学家们研制生物电子元件的灵感——研究生物计算机。生物计算机的工作原理 :脱氧核糖核酸 (DNA)上含有大量的遗传密码相当于存储的数据 ;通过与酶的相互作用 ,反应前编码的分子序列作为输入数据 ,反应后编码的分子序列作为运算结果。酶是蛋白质 ,正确地说需要酶这样的蛋白质 ,而蛋白质分子是由生物工程技术产生的。所以…     

生物传感与分子信号转换

生物传感与分子信号转换主要研究特异性生物识别及其相关物理化学效应的检测。该文针对核酸一蛋白分子识别、核酸分子杂交、蛋白分子识别、配体与受体识别作用,开展了系列生物传感方法研究,主要包括：结合局部浓度有利于核酸杂交体稳定性原理,提出了表面邻近杂交电化学核酸适体传感方法;结合高度重现的表面增强拉曼基底的制备与核酸适体分子识别的构象互变与链置换性质,     

蛋白-核酸相互作用的支持向量机预测模型

与核酸作用的蛋白质在基因功能许多方面扮演着极其重要的角色,预测蛋白质是否与核酸作用在生物信息学领域受到广泛关注。本文用氨基酸组成、氨基酸物化特性和蛋白质结构等信息作为特征参数,通过支持向量机方法预测了与核酸作用的蛋白质。分别取与rRNA,RNA和DNA作用的3个蛋白质数据集,用SVM训练,筛选最优核函数,优化核函数参数,建立分类判别模型,并用于预测蛋白质是否与核酸作用。结果表明:即使对同源相似性低于40%的蛋白质,通过用10-crossvalidation(交叉验证)方法测试上述3个数据集都分别有93.75%、83.41%、81.85%的预测正确率。用外部测试集测试所得模型分别有93.8%、84.2%、81.9%的预测正确率。在此基础上,我们建立了1个预测蛋白质与核酸是否作用的网上在线软件系统。网址是:http://chemdata.shu.edu.cn/protein_na。     

可满足问题的分子信标计算模型(英文)

分子信标（Molecular Beacon）是一种发夹状的荧光探针,它可以特异地和那些与分子信标的环（Loop）互补的核酸靶序列杂交,具有单个碱基错配的检测能力．肽核酸（Peptide Nucleic Acid）是人工合成的核酸（DNA）的类似物．PNA骨架为酰胺键,与DNA补链杂交更稳定,可以阻止聚合酶延伸反应．文中将可满足问题的约束变量编码于分子信标的环部识别区,通过分子信标与使得给定范式为真的变量的PNA补链杂交,再利用PNA链可以阻止聚合酶延伸反应的性质,用限制性内切酶EcoRI降解对应于非解的分子信标,最后通过加热表面使分子信标构形发生变化,产生荧光读解．提出的可满足问题的分子信标计算模型具有可靠性高、无需观察和记录计算的中间结果、读解简单等优点．     

智能分子印迹水凝胶

分子印迹技术是近几十年来迅猛发展的一项新技术.目前主要应用于分离工程,免疫分析,抗体-受体模拟物,生物传感器,催化和人工酶工程领域.然而,有关其在水凝胶方面的应用鲜有报导.该文主要介绍一类智能分子印迹水凝胶,它能够通过对外界刺激产生响应,发生体积相转变,并由此控制分子识别功能的开关.这类智能水凝胶结合的特定分子主要为蛋白质、聚肽、核酸、葡萄糖等生物大分子,因而在药物控释体系、生物传感器等领域有着巨大的应用潜力.     

小分子配体模仿结合位点水分子: 相同配体与不同蛋白靶点之间作用模式的计算研究

在计算化学和药物设计领域中,精确预测小分子配体的蛋白质靶标是一件极具挑战性工作,特别是那些与相同小分子配体相互作用,但蛋白间并不具有显著序列或结构相似性的靶标蛋白。为了研究相同小分子配体与不相关的蛋白质靶标之间的结合特性,我们使用蛋白水合效应分析 (SPA) 程序研究了 33 对药物靶蛋白结合位点水分子的结构特性。每个蛋白对中的两个蛋白质,均由可与相同配体小分子相结合的两个不相关的蛋白质组成。通过计算两蛋白质间的水化位点替代重叠率,我们发现共有高达 73% 的蛋白对中有着显著的水分子替代重叠率值。特别是我们发现相同小分子与不同蛋白相互作用时,或许存在一种特别的“识别代码”,即小分子配体的功能基团与结合位点的水分子之间存在着较好的几何构型相似性。在无法确定小分子与蛋白相互作用模式时,可以依靠活性结合腔穴中水分子的结合构型特征,进行粗略估算与预测,对蛋白-配体相互作用模式研究有重要的实用价值。     

压阻式微悬臂梁传感器检测生化毒剂的响应动力学研究

为了探索压阻式微悬臂梁传感器检测靶分子的信号响应规律,在利用压阻式微悬臂梁传感器生化毒剂大量实测数据的基础上,基于配体-受体动力学和吸附动力学创建了两种压阻式微悬臂梁传感器检测靶分子的动力学模型,利用创建的动力学模型对检测数据进行了分析.结果表明:创建的模型能很好地拟合抗体、适配子等不同敏感分子检测不同种类(大分子蛋白毒素、小分子化学毒剂)、不同浓度生化毒剂的实测数据,相关系数R值均在0.948 5以上(p<0.01).两种模型中,基于配体-受体特异结合动力学模型由于考虑了敏感膜与靶分子间的特异相互作用,对传感器实际检测数据的拟合效果更佳,相关系数R值均在0.957 1以上(p<0.01),能更好的反映压阻式微悬臂梁传感器检测靶分子的响应特点和规律;并且能求出更有意义的平衡响应电压(ΔUe)、响应时间(t0)等参数,根据曲线拟合方程求出的ΔUe、t0均与实测值非常接近.     

动态加权蛋白质相互作用网络构建及其应用研究

一个蛋白质可能在不同条件或不同时刻与不同的蛋白质发生相互作用,这称为蛋白质的动态特性.蛋白质在分子处理的不同阶段参与到不同的模块,与其他的蛋白质共同完成某项功能.因此, 动态蛋白质相互作用的研究有助于提高蛋白质功能预测的准确率.结合蛋白质相互作用网络和时间序列基因表达数据,构建动态蛋白质相互作用网络.为降低PPI网络中假阴性对功能预测产生的负面影响,结合结构域信息和复合物信息,预测和产生新的相互作用,并对相互作用加权.基于构建的动态加权网络,提出一种功能预测方法D-PIN (Dynamic protein interaction networks). 基于三个不同的酵母相互作用网络实验结果表明, D-PIN 方法的综合性能比现有方法提高了14%以上.结果验证了构建的动态加权蛋白质相互网络的有效性.     

水溶性光电聚合物及其生物传感器研究

由于聚合物通过单体集成系统响应外界环境的刺激,具有放大效应,因而采用新型水溶性光电聚合物研制的生物传感器灵敏度很高,此外还具有快速、简便、特异性强等优点.在痕量核酸分析时,不需要通过PCR放大,即可作为核酸分子诊断工具[1].利用聚合物与核酸氢键相互作用,Nilsson等提出了一种研究聚合物与核酸相互作用的新方法[2].该法可用于监测溶液中和芯片上的核酸杂交反应;可在室温条件下,5 min左右完成特定序列分析.简便、快速、成本低.此类聚合物除了具有优良的荧光特性外,这些聚阳离子和聚阴离子的电活性特性可用于检测或用作缠绕核酸的导线.     

蛋白质序列比对下的分子虚拟筛选方法

分子虚拟筛选方法旨在找到一种可以与受体蛋白质进行相互作用并适当修改其生物学行为的活性分子.大多数分子虚拟筛选方法的先决条件是已知蛋白质的结构或小分子结合物.然而对于大多数蛋白质而言,这些信息都是未知的.因此,本文提出了一种名为Screener的基于蛋白质序列比对和活性分子相似性评估的分子虚拟筛选方法.Screener首先从受体蛋白质的序列出发,生成位置特异性频率矩阵特征、二级结构特征以及溶剂可及性特征,利用I-LBR程序对受体蛋白质的潜在结合位点残基进行预测;其次,根据预测的结合位点残基以及相关特征信息构建模板蛋白质库;然后,将所有与任意模板蛋白质相互作用的活性分子收集起来构成潜在的种子分子库;最后,利用分子2D指纹之间的相似性来对待筛选分子集进行排序,完成分子虚拟筛选.在基准测试集DUD40和DUD-E65上,Screener的平均EF^1%分别为16.6和25.7,HR^1%分别为44.1和67.6.基准测试结果表明Screener的虚拟筛选平均性能优于基于对接的虚拟筛选方法AutoDock Vina及基于结构比对的虚拟筛选方法FINDSIT...     

球谐函数在蛋白质分子匹配和对接中的应用

本文将球谐函数应用在分子表面模拟上,以解决生物大分子(蛋白质)与生物大分子(蛋白质)之间的对接(dock),为药物分子设计的研究奠定理论基础。     

基于CHARMM力场的蛋白质分子场计算及触觉感知

分子场是研究分子结构与功能的重要工具之一,已经成为药物设计和分子对接的常规方法.由于触觉设备能提供丰富的感官信息,近年来触觉交互正逐渐成为该领域的研究热点.文中研究了蛋白质分子场的触觉感知.首先从蛋白质分子结构出发,基于CHARMM力场,经过分子动力学模拟采样计算得到蛋白质分子场;然后结合触觉设备建立触觉感知模型,通过视觉与触觉相结合的方式分析分子场能量分布以丰富分子场的感知信息;最后绘制触觉场景并给用户提供相关的视觉和触觉反馈.实验结果表明,文中提出的分子场计算方法鲁棒,且触觉系统能保持较好的稳定性.     

基于蛋白膜伏安技术的第三代生物传感器

蛋白膜伏安技术,就是使用伏安法研究固定在电极表面的一层或多层蛋白质分子形成的膜.蛋白质在生物体内广泛存在于荷电界面上,如生物膜就是一种荷电界面,电极作为一种研究荷电界面的模型系统有助于人们深入了解蛋白质在生物膜中发生电子传递的分子机制.因此,蛋白膜伏安法对于研究蛋白质(酶)电子传递的机制,揭示相关的生物学过程具有独特的优势.     

分子局部图形绘制及电势分析软件设计与实现

随着计算机技术的迅速发展,分子图形学在研究分子结构、计算机辅助分子设计中发挥着日益显著的作用.本文作者利用Visual C#呈序设计语言,结合已有的Raswin和WaferPainter两个开源软件,通过对.PDB(蛋白质数据库)文件、原子电量数据文件的读取、分析和计算,改进了原有软件仅限于观看分子的整体结构、绘制整体三维静电势、无法根据用户需要显示局部细节及二维静电势图的缺陷,实现了在用户定制的坐标范围内完成局部分子图、分子的平面静电势图的绘制等功能,这在蛋白质分子结构研究、分析原子间的作用力以及辅助分子设计方面有着重要意义.     

蛋白质-配体分子对接中构象搜索方法

分子对接是研究蛋白质-配体分子间相互作用与识别的有效方法。分子间的相互作用过程中形成的近天然构象是结合自由能极低的构象,快速且准确搜索能量极低的构象对于蛋白质-配体分子对接至关重要。本文回顾了蛋白质-配体分子对接中主要的构象搜索算法,包括快速穷举搜索、启发式搜索和其他搜索方法,并列举了采用不同搜索算法的代表性分子对接软件。其次,介绍了蛋白质-配体分子对接的国际评估实验、常用的测试标准库和评价的重要指标。最后,分析并指出了当前蛋白质-配体对接构象搜索方法所存在的主要问题,并对未来的工作进行了展望。     

基于反向找靶的抗肿瘤活性研究

反向分子对接以小分子化合物(天然产物、先导化合物及化学合成物)为探针,在已知结构的靶点数据库内搜寻可能与之结合的生物大分子,通过空间和能量匹配相互识别形成分子复合物,进而预测药物潜在的作用靶点。本研究运用Discovery Studio3.5软件的反向找靶(Target Fishing)功能模块、结合蛋白质数据库(PDB database)对我们民族植物学创新团队所采集到的少数民族药用植物地胆草(Elephantopus scaber L.)、毛大丁草(Gerbera piloselloides L.)、三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)、闭花耳草(Hedyotis cryptantha Dunn)、升麻(Actaea cimicifuga L.)、青藤仔(Jasminum nervosum Lour.)中所提取的化学成分(包括一些新发现的化合物)进行抗肿瘤和抗癌活性的验证,并利用分子对接技术考察化合物与受体之间的匹配情况。结果表明:以上植物中所提取的化合物与具有抗癌和抗肿瘤作用的药效团的匹配值都非常高,表明这些植物都具有较高的抗肿瘤及抗癌活性,为少数民族药用植物在抗肿瘤和抗癌药物的研发提供理论基础。