不同类型细胞穿膜肽二级结构特征研究

细胞穿膜肽是一类能以受体依赖或非受体依赖方式介导胞吞作用的小分子短肽,能够携带不同分子穿过细胞膜,这一特性使细胞穿膜肽成为一种有效的运输载体,为药物靶向治疗提供了新希望.本文从生物信息角度针对不同长度区间、运输不同类型分子细胞穿膜肽之间的异同二级结构特征进行了系统研究,同时进一步对不同穿膜方式对应的细胞穿膜肽二级结构特征进行了对比研究,结果表明不同类型细胞穿膜肽之间在二级结构组成上具有不同程度差异特征,为今后揭示细胞穿膜肽相关分子结构机制奠定可靠的理论基础.     

Structure-based simulations complemented by conventional all-atom simulations to provide new insights into the folding dynamics of human telomeric G-quadruplex

The hybrid atomistic structure-based model has been validated to be effective in investigation of G-quadruplex folding. In this study, we performed large-scale conventional all-atom simulations to complement the folding mechanism of human telomeric sequence Htel24 revealed by a multi-basin hybrid atomistic structure-based model. Firstly, the real time-scale of folding rate, which cannot be obtained from the structure-based simulations, was estimated directly by constructing a Markov state model. The results show that Htel24 may fold as fast as on the order of milliseconds when only considering the competition between the hybrid-1 and hybrid-2 G-quadruplex conformations. Secondly, in comparison with the results of structure-based simulations, more metastable states were identified to participate in the formation of hybrid-1 and hybrid-2 conformations. These findings suggest that coupling the hybrid atomistic structure-based model and the conventional all-atom model can provide more insights into the folding dynamics of DNA G-quadruplex. As a result, the multiscale computational framework adopted in this study may be useful to study complex processes of biomolecules involving large conformational changes.     

组蛋白H1序列固有无序特性分析

组蛋白H1对于高阶染色质结构的形成和基因表达调控具有重要作用.为了揭示组蛋白H1在染色质结构形成中的生物学机制,本文对组蛋白H1三个结构域C-terminal domain(CTD)、N-terminal domain(NTD)和Globular domain(GD)及各区域连接位点对应序列氨基酸偏好、复杂度等序列特征进行了系统对比研究,并对各区域进行了固有无序蛋白有序区/无序区预测分析.结果表明,组蛋白H1三个结构中,中间的球状结构域(GD)中的氨基酸序列是非常保守的,NTD富含疏水氨基酸,CTD末端富含碱性氨基酸.进一步的研究表明,CTD和NTD两个结构域普遍具有固有无序特性,因此这些区域具有较大的柔性结构,对其在染色质形成中行使的重要生物学功能具有重要意义.     

组蛋白H1序列固有无序特性分析

组蛋白H1对于高阶染色质结构的形成和基因表达调控具有重要作用。为了揭示组蛋白H1在染色质结构形成中的生物学机制,本文对组蛋白H1三个结构域C-terminal domain (CTD)、N-terminal domain(NTD)和Globular domain (GD) 及各区域连接位点对应序列氨基酸偏好、复杂度等序列特征进行了系统对比研究,并对各区域进行了固有无序蛋白有序区/无序区预测分析。结果表明,组蛋白H1三个结构中,中间的球状结构域（GD）中的氨基酸序列是非常保守的,NTD富含疏水氨基酸,CTD末端富含碱性氨基酸。进一步的研究表明, CTD和NTD两个结构域普遍具有固有无序特性,因此这些区域具有较大的柔性结构,对其在染色质形成中行使的重要生物学功能具有重要意义。     

在高压诱导蛋白质变性过程中水产生的压缩对它的影响

实验表明水的压缩系数随着压强的改变会发生变化,这种改变将对高压致蛋白质变性的充分含水动力学模拟结果产生直接影响,然而很多高压变性的分子动力学模拟并没有考虑这一点.在温度为300 K,压强为200 MPa、1000 MPa时,利用GROMACS软件包对两种小蛋白Chignolin和Trpcage进行了总计300ns的分子动力学模拟,模拟中考虑了水的压缩系数随压强的改变情况,然后将模拟结果与压缩系数维持在O.1 MPa时的情况进行了比较.结果发现,压缩系数对蛋白质高压变性的影响很大,依据实验数据对不同压强的压缩系数进行调整后,小蛋白Chignolin在高压变性中出现完全去折叠.这为分子动力学模拟研究蛋白质高压变性提供了正确的途径和理论依据.