模型多肽Trp-Cage折叠形成机制的研究进展

蛋白质折叠是目前结构生物学领域的核心问题之一, 理解蛋白质结构折叠机制及其与生物功能之间的相互关系一直是生命科学家非常重要的研究内容, 并且该研究受到越来越多不同学科领域研究工作者的高度重视. 蛋白质大多数在数十毫秒、微秒或几秒内完成自我折叠过程, 但其折叠过程中所发生的分子结构精细转变却在纳秒甚至更短时间尺度内完成. 由于其折叠时间分辨率的限制, 目前无论是从常规实验还是理论计算角度对其研究都存在一定的难度. 本文首先概述了蛋白质折叠研究在实验和理论模拟方面存在的一些问题,然后以结构典型且可快速折叠的人工设计多肽Trp-cage为例,主要对其折叠过渡温度、折叠形成模型及其肽链上关键氨基酸残基在折叠过程中的作用三个方面进行了详细讨论, 综述了模型多肽Trp-cage的折叠动力学行为分别在实验和理论模拟方面的研究进展. 最后就如何有效化解蛋白质残基间相互作用网络进而降低其折叠机制的复杂性提出了一些新的建议, 不仅有助于阐明该迷你蛋白Trp-cage快速折叠、稳定形成的驱动力成因, 而且也能为蛋白质折叠机制研究和多肽设计提供有益参考.     

含偶氮苯光学活性侧基聚合物研究进展

综述了含偶氮苯光学活性侧基聚合物近年来的发展概况 ,介绍了多种聚合体系的类型。由于偶氮苯光于活性侧基的存在 ,使得这些聚合物具有光致变色性、非线性光学活性、光学各向异性等光学性能 ,在光信息存储材料、非线性光学材料、液晶材料、光电子器件、生物分子活性光调控、纳米技术等诸多领域都有广泛的应用。     

基于偶氮功能基的光控超分子组装

偶氮类化合物是一类具有合成简单,异构化速率和转化效率高,耐光漂白的反式-顺式(E/Z)光异构化化合物。由于其光异构特性及其可以与大环主体形成稳定包合物,偶氮类化合物在许多领域展现出巨大的应用潜力。在本篇综述中,我们介绍了近年来偶氮功能基修饰的单环糊精、偶氮苯桥联双环糊精、冠醚衍生物以及偶氮类芳香大环化合物等作为主体,或偶氮苯及其衍生物为客体通过主客体相互作用构筑的光刺激响应的超分子组装体系在拓扑形貌调控、药物传递、智能材料等方面的设计原理、组装机理、应用和发展趋势。同时,我们也讨论了此类超分子组装体发展所面临的机遇和挑战,并希望可以进一步促进智能超分子组装体系的发展。     

蝎子毒素多肽WaTx的高效化学合成及氧化折叠研究

相比于1-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(HOAt)、1-羟基苯并三唑(HOBt)等传统偶联试剂, 新型多肽偶联试剂2-肟氰乙酸乙酯(Oxyma)具有安全、偶联效率高、消旋率低等优势, 在多肽合成特别是微波固相合成中得到广泛应用. 但是, 不同反应温度(例如28、50和75 ℃)对N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIC)/Oxyma的偶联效率以及对甲硫氨酸(Met)等易氧化氨基酸的影响尚有待研究. 瞬时受体电位锚蛋白1(TRPA1)通道在感受温度、听觉和炎症痛中发挥重要作用. 蝎子毒素多肽芥末受体毒素(WaTx)是一种新型、非共价结合的TRPA1特异性激动剂. 本研究利用6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯(HCTU)/N,N'-二异丙基乙胺(DIEA)和DIC/Oxyma缩合体系, 首次探索了不同温度下线性WaTx的合成效率以及Met残基的氧化情况. 通过一次氧化折叠和两次氧化折叠策略, 实现了WaTx的体外快速复性折叠, 利用圆二色谱和钙荧光检测等技术评价WaTx的结构和活性. 本研究建立了WaTx的温和、高效合成以及复性折叠方法, 为固相多肽合成特别是手动固相合成WaTx等含有易氧化基团的二硫键构象锁定多肽提供了重要参考.     

偶氮苯作用的核酸开关在生物体内的可逆光调控

随着人们对偶氮苯分子光异构化机理和特性认识的深入,偶氮苯在核酸分子中的引入及其相关过程的可逆调控也受到了大量关注.偶氮苯分子作为光响应元件不仅用于合成智能材料或分子机器,而且正迅速渗透到化学生物学体系的分析和调控.考虑到核酸分子包含的信息多样性,小分子偶氮化合物引入到核酸分子中,可实现开关核酸的结构、RNA沉默、基因表达、适配体识别、酶活性等,也可用作核酸探针了解结构信息和分子之间的作用机理.因而,功能核酸的光可逆调控及其在生物领域中的应用,成为核酸化学领域的热门课题.本文主要阐述了偶氮苯与核酸结合的4种不同方式的设计原理及特点,通过筛选一些有代表性的例子,介绍偶氮苯类光敏分子的光异构化性能及其对核酸结构和功能的可逆调控在生物领域的研究进展,并列举出现阶段可能存在的问题,及对未来的发展前景进行展望.     

《蛋白折叠液相色谱法》

该书是第一部全面和系统地论述采用液相色谱对变性蛋白折叠并同时进行复性的专著。其内容涉及蛋白折叠液相色谱的原理、方法、设备、典型实验及其在化学、化工、生物化学、分子生物学、基因工程及生物制药等方面的应用。除了对蛋白的分子结构及用于变性蛋白折叠的一般方法进行简要介绍外,该书主要论述将液相色谱用于变性蛋白折叠、分子构象变化及其工业化中所遇到的新理论、新方法、新设备和新技术。该书可供化学化工、生物化学、生物分子学、基因工程及生物制药等领域科研人员、工程师参考,也可作为大专院校相关专业教师和研究生用书。该书…     

VirB7去折叠的全原子分析

采用分子动力学模拟的方法,对VirB7蛋白的球状结构域在550 K高温下的去折叠行为进行了统计分析.结果表明,VirB7蛋白球状结构域的去折叠过程以一条路径为主,多条路径并存,其去折叠过程的发生顺序依赖于其内部疏水残基的分布及其独特的三明治结构.该研究揭示了VirB7蛋白球状结构域在去折叠过程中动力学特征,对于揭示其生物学分子机制具有一定价值.     

模拟跨膜信号的偶氮苯化合物的合成及表征

在一种仿G蛋白耦合型信号转导的人工超分子系统中引入一类偶氮苯结构的化合物,用来模拟跨膜受体。选用偶氮苯类化合物为受体是因为该化合物具有光致异构化的特性,能够引入光信号。实验合成了苯丙氨酸甲酯偶氮苯、缬氨酸甲酯偶氮苯、谷氨酸甲酯偶氮苯,并用红外光谱、紫外可见光谱以及核磁共振方法进行表征,结果显示,所合成的产物是预期产物。     

蜈蚣毒素多肽RhTx的高效化学合成及复性折叠研究

二硫键的氧化折叠是合成二硫键构象锁定多肽的关键步骤.前人发展的二硫键氧化折叠策略主要有一次氧化折叠、多次氧化折叠和一锅法氧化折叠.目前对三种策略复性效率和收率等的比较性研究较少.分别采用三种氧化折叠策略制备目标蜈蚣毒素多肽RhTx.结果表明,两次氧化折叠策略的分离收率高于一次和一锅法氧化折叠策略,一锅法氧化折叠策略可能会导致较大比例的错误折叠.探索了数十毫克量级RhTx的高效制备方法,为进一步探索RhTx靶向TRPV1的结构机制等研究提供了工具分子.此外,对三种氧化折叠策略进行了系统比较,为二硫键构象锁定多肽的合成提供了参考.     

《蛋白折叠液相色谱法》

该书是第一部全面和系统地论述采用液相色谱对变性蛋白折叠并同时进行复性的专著。其内容涉及蛋白折叠液相色谱的原理、方法、设备、典型实验及其在化学、化工、生物化学、分子生物学、基因工程及生物制药等方面的应用。除了对蛋白的分子结构及用于变性蛋白折叠的一般方法进行简要介绍外，该书主要论述将液相色谱用于变性蛋白折叠、分子构象变化及其工业化中所遇到的新理论、新方法、新设备和新技术。该书可供化学化工、生物化学、生物分子学、基因工程及生物制药等领域科研人员、工程师参考，也可作为大专院校相关专业教师和研究生用书。     

基于金属配位的螺旋折叠体研究进展

利用非共价键作用组装构建的人工折叠体系来模拟生物体内蛋白质、DNA等生物大分子结构,有利于从分子水平上理解生命现象的化学本质,因此折叠体已经成为超分子化学的一个重要研究领域.配位键具备较强的键强度和多样的几何构型,是超分子折叠体自组装过程中最常用的一种作用力.重点介绍了几种金属配位螺旋折叠体,包括单螺旋折叠体系、双螺旋折叠体系、三螺旋折叠体系、四螺旋折叠体系和环状螺旋折叠体系,并简单介绍了这些有机配体分子在金属离子诱导下的折叠行为以及不同超分子结构间的重组,同时对金属配位螺旋体的发展前景加以展望.     

偶氮苯修饰DNA的组装行为及主客体作用介导的形貌调控

智能型DNA纳米材料,由于其具有灵敏的外界刺激响应性,是纳米技术和生物医学应用中一类重要的功能纳米材料。本文研究的具有光响应性质的偶氮苯共价修饰DNA的两亲分子在水相中可组装成直径为28.8nm的球形胶束,光刺激或者β-环糊精与偶氮苯的主客体识别的调控均可实现组装解离,进一步通过荧光包裹实验和金纳米颗粒负载实验验证了球形胶束的组装机制,为其在药物负载、靶向识别等生物医学领域提供了潜在应用。     

偶氮苯高分子的光致可逆固液转变

偶氮苯化合物是一种极具吸引力以及较为常用的光响应材料,本文主要介绍偶氮苯的光响应性质以及一些偶氮苯高分子的合成方法,解析光化学反应导致偶氮苯高分子固液转变的机理,并介绍其在粘结性材料、光致动器、光致热导开关器件及非热纳米压印中的应用。     

温控分子动力学研究微管蛋白活性肽链的折叠机制

运用温控和常温分子动力学方法, 研究了微管蛋白活性部位Pep1-28肽链的折叠机制, 总模拟时间为380.0 ns. 对于温控分子动力学, 逐渐降温可以清晰显示Pep1-28肽链的折叠途径, 发生明显折叠的温度约为550 K, 其折叠和去折叠可逆机制为U(>1200 K)←→I1(1200-1000 K)←→I2(800 K)←→I3(600 K)←→I4(450 K)←→F1(400 K)←→F2(300 K), 其中U为去折叠态构象, I1、I2、I3和I4是折叠过程中的四个重要的中间态构象, F1和F2是两个结构相近的折叠态构象. 对于常温(300 K)分子动力学, 其构象转变和折叠过程相当迅速, 很难观察到有效、稳定的中间态构象. 尤其引人注意的是, 其折叠态结构陷入了能量局域极小点, 与温控(300 K)的有较大差异, 两者能量差高达297.53 kJ·mol-1. 可见, 温控分子动力学方法不仅清晰地显示多肽和蛋白质折叠过程的重要中间态构象, 为折叠和去折叠机制提供直接、可靠的依据, 而且还有助于跨越较高的构象能垒, 促使多肽和蛋白质折叠以形成全局能量最低的稳定结构.     

多肽与朊蛋白相互作用研究

朊病毒病是一类累及多种动物和人类中枢神经系统退行性疾病,但至今针对这类疾病尚无有效的治疗方法.考虑到在180位的缬氨酸突变为异亮氨酸的180I突变蛋白的突变位点与朊蛋白181位的糖基化位点非常接近,其生物化学性质对朊病毒病的影响非常重要.本文针对180I突变蛋白的182-190段序列设计了KNFTK、KTDVE、EMMKE和EVVKK等四种αxyzβ型多肽.研究发现,四种多肽中只有EVVKK能稳定蛋白的构象,同时诱导β-折叠向α-螺旋的转变,而其他三种蛋白对180I的结构基本没有影响.该结论对于开发多肽药物并进一步用于临床治疗具有一定的借鉴作用.     

基于偶氮苯的光开关分子探针与传感芯片研究进展

随着人们对偶氮苯光致异构化反应机制和特性的研究和认识越来越深入透彻,偶氮苯衍生物无论是在理论上还是在实验方面都受到了大量的关注。近年来,偶氮苯衍生物作为光开关响应的功能元件不仅已经用于合成智能聚合物,液晶材料,分子开关和分子机器等,而且正迅速地渗透到化学生物学体系研究和分析的各个方面。因此,本文将着重就基于偶氮苯衍生物功能化的光开关型分子探针与传感芯片及其在化学生物学分析研究方面所取得的最新进展进行总结和综述。引用103篇文献,并对未来的发展前景进行了展望。     

蛋白质β-折叠二聚体结合能的理论研究

使用B3LYP和MP2方法研究了17个由甘氨酸多肽构成的具有反平行结构和平行结构的β-折叠二聚体.估算了在反平行结构中存在的H···H,O···O二级静电排斥作用的大小.并以LR,SR,MR为结构单元探讨了肽链长度的增加对体系的结合能的影响.结果表明在反平行的β-折叠二聚体中,由于二级静电作用的影响,随着肽链长度的增加,体系的结合能是以折线形式增强的,而在平行结构中,体系的结合能随着肽链长度的增加呈线性增强关系.     

蛋白质β-折叠二聚体结合能的理论研究

使用B3LYP和MP2方法研究了17个由甘氨酸多肽构成的具有反平行结构和平行结构的肛折叠二聚体．估算了在反平行结构中存在的H…H,O…O二级静电排斥作用的大小．并以LR,SR,MR为结构单元探讨了肽链长度的增加对体系的结合能的影响．结果表明在反平行的肛折叠二聚体中,由于二级静电作用的影响,随着肽链长度的增加,体系的结合能是以折线形式增强的,而在平行结构中,体系的结合能随着肽链长度的增加呈线性增强关系．     

非酰胺类共轭分子的折叠

本文综述了几类人工合成的非酰胺类共轭分子为单元的寡聚体和聚合物的构象调控策略,运用超分子化学手段构建有序二级结构.主要介绍刚性的苯乙炔及其并入杂环或金属Pt等的共轭体系的折叠,三氮唑以及与三氮唑杂交的结构的折叠,富电子供体分子与缺电子受体分子相互作用形成折叠结构,自由基二聚形成折叠,以及芳香堆积产生的折叠.这些折叠过程可形成螺旋、发夹、片层、双螺旋等多种二级结构形式.     

偶氮型液晶高分子的研究及应用

偶氮液晶高分子由于其具有特殊的光致异构和光致变色等光学性质,在光信息贮存材料、光开关材料和非线性光学设备材料等领域具有巨大的应用潜力,近年来得到了国内外研究者的广泛关注。本文概述了偶氮型液晶高分子的结构特征,详细介绍了主链型偶氮液晶高分子、侧链型偶氮液晶高分子、树枝状偶氮液晶高分子以及星型偶氮液晶高分子的研究现状及在光储存、光开关及光调制偏振片等方面的应用进展,指出了存在的问题和研究方向。