富勒烯与β淀粉样肽低聚体结合的分子动力学模拟

本文通过分子动力学模拟研究富勒烯在Aβ42 低聚体表面的结合过程. 在结合过程中,C₆₀在Aβ表面经历一系列尝试过程,最终找到某个稳定的结合位点. 根据结合的残基不同,这些结合位点可以分为六类,其中核心疏水区域（CHC）位点（¹⁷LVFFA²¹）及Turn 27-31 位点（²⁷NKGAI³¹）具有最强的结合稳定性. 二者的结合主要通过范德华作用稳定,而溶剂化效应则起相反作用. 在这六类位点中的两个位点,观察到C₆₀会对Aβ二级结构起破坏作用. 其一位于核心疏水区域,C₆₀有挤入多肽β片层中间的趋势;另外一位点位于N端,C₆₀能够破坏外侧Aβ的3-5 号残基的主链氢键,瓦解其末端的β片结构. 这两个过程对理解富勒烯抑制Aβ聚集的微观机制提供了帮助. 此外,在Turn 27-31 位点以及Y10-H14 位点,发现了富勒烯与Aβ纤维样聚集体结合的沟槽滚动机制,即富勒烯能够在淀粉样低聚体表面形成的特定沟槽内滚动. 这一特征有助于预测富勒烯在其它淀粉样多肽表面的结合位点及结合行为.     

分子模拟法研究锌离子在Aβ多肽聚合过程中的键合模式

脑部淀粉样β多肽(Aβ)的纤维化沉积是阿尔茨海默病主要的病理特征之一. 体外实验发现在生理浓度条件下锌离子有很强的诱导Aβ聚合的能力. 为了探讨锌离子的诱导机理, 文中通过分子模拟方法研究了在不同环境下锌离子和Aβ(10-21)的键合模式. 首先分别建立了由1, 2, 4, 12条Aβ多肽组成的不同聚合状态的分子体系, 然后在参照大量实验结果的基础上将锌离子有选择地放置在Aβ多肽的不同位置, 同时考虑锌离子配位数为2和4两种配位情况, 最后通过对结合体系进行能量最小化来寻找锌离子在Aβ多肽上的最佳键合位点. 计算结果显示在可溶键合模式中, 锌离子被包容在由组氨酸残基His14的咪唑Nτ、多肽主链上的羰基氧以及两个水分子氧形 成的四面体络合物中; 在纤维化过程中, 锌离子可能通过His13(Nτ)-Zn²⁺-His14(Nτ)桥键将相邻的、不同Aβ多肽交叉连接形成纤维束. 以上结果将对实验揭示锌离子参与下Aβ多肽的变构以及斑点核形成过程提供有益的启发, 并对在分子水平上研究阿尔茨海默病机理具有切实意义.     

Z_(Aβ3)和Aβ_(16–40)亲和作用的分子机理解析

淀粉样多肽(amyloid-βpeptide,Aβ)聚集是引起阿尔兹海默症(Alzheimer's disease,AD)的主要原因。开发Aβ聚集抑制剂是治疗AD的最有效手段之一。利用噬菌体展示技术筛选出来的Z_(Aβ3)蛋白质能够有效抑制Aβ聚集,但Z_(Aβ3)和Aβ之间的作用区域和关键氨基酸残基尚不清楚。针对此问题,本研究利用分子动力学模拟、MM-PBSA自由能计算和分解方法研究了Z_(Aβ3)-Aβ_(16–40)复合物之间的相互作用机制。结果表明,Z_(Aβ3)的β-股和Aβ_(16–40)之间的亲和作用占主导,而Z_(Aβ3)的α-螺旋贡献很小。利用分子力学-帕松波尔茨曼溶剂可及化表面积方法(MM-PBSA)自由能分解发现Z_(Aβ3)的热点残基为E15、I16、V17、Y18、L19、P20、N21和L22,而Aβ_(16–40)的热点残基为F19、F20、A21、E22、D23、K28、I31、I32、G33、L34、M35、V36、G38和V40。Z_(Aβ3)通过将发夹型Aβ单体包埋在α-螺旋围成的疏水性腔体内来阻碍Aβ聚集。这种结合模式为设计高效的Aβ蛋白质类抑制剂提供了三个基本要素:高亲和性的结合片段(β-股)、附属结构(α-螺旋)和通过二硫键形成的稳定构象。高亲和性结合片段能竞争性地与Aβ单体结合,附属结构α-螺旋可以阻碍其它Aβ单体靠近,而稳定的构象是上述两种要素发挥作用的基础,三者协同作用可以有效地抑制Aβ聚集。     

光谱法研究钙调素与蜂毒肽片断及其类似物的相互作用

设计合成了蜂毒肽片断及其类似物:Mel15,Mel15(8F)和Mel15(7P),这些多肽与钙调素有很强的结合力,而且链段很短,因此它们可作为钙调素可结合蛋白质的结合部位的模型.本文采用光谱法研究了它们与钙调素的相互作用.荧光发射光谱法结果表明,多肽Mel15在与钙调素相互作用时,肽链中的Trp基团的微环境变得更加疏水,说明Mel15中的Trp残基可能与钙调素的疏水性表面靠近.紫外差谱测试表明,只有当钙调素分子结合2个Ca~(2+)后,才可以与多肽Mel15(8F)结合.圆二色谱法研究表明,多肽与钙调素结合后多肽分子和钙调素分子的α-螺旋结构的含量都被诱导而增加,结合力越大,则越多的残基被诱导形成α-螺旋结构.     

γ-分泌酶抑制剂研究进展

阿尔茨海默病(AD)是老年人常见的神经系统变性疾病.近来研究认为阿尔茨海默病的产生主要起因于β淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)在大脑内的沉积,而由γ-分泌酶切割β淀粉样前体蛋白产生的疏水性Aβ42是形成Aβ的主要原因,γ-分泌酶是防治阿尔茨海默病很有潜力的靶点.本文就Aβ的形成、γ-分泌酶的生物学研究以及目前γ-分泌酶抑制剂的研究进展作一综述.     

海藻糖抑制淀粉质多肽42构象转变的分子动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了海藻糖抑制淀粉质多肽42(Aβ42)构象转变的分子机理.结果表明,海藻糖溶液浓度对Aβ42构象转变具有非常重要的影响.在水和低浓度海藻糖溶液(0.18mol·L-1)中,Aβ42可由初始的α-螺旋结构转变成β-折叠的二级结构;但海藻糖浓度为0.37mol·L-1时即可有效抑制Aβ42的构象转变.这是因为海藻糖利用其优先排阻作用使水分子在多肽周围0.2nm内富集,而其自身却在距离多肽0.4nm的位置附近团聚.另外,海藻糖还可通过降低多肽间的疏水相互作用,减少多肽分子内远距离的接触,有效抑制多肽的疏水塌缩和构象转变.上述分子模拟的结果对于进一步合理设计阿尔茨海默病的高效抑制剂具有非常重要的理论指导意义.     

光谱法研究钙调素与蜂毒肽片断及其类似物的相互作用

设计合成了蜂毒肽片断及其类似物: Mel15, Mel15(8F)和Mel15(7P), 这些多肽与钙调素有很强的结合力, 而且链段很短, 因此它们可作为钙调素可结合蛋白质的结合部位的模型。本文采用光谱法研究了它们与钙调素的相互作用。荧光发射光谱法结果表明, 多肽Mel15在与钙调素相互作用时, 肽链中的Trp基团的微环境变得更加疏水, 说明Mel15中的Trp残基可能与钙调素的疏水性表面靠近。紫外差谱测试表明, 只有当钙调素分子结合2个Ca^2^+后, 才可以与多肽Mel15(8F)结合。圆二色谱法研究表明, 多肽与钙调素结合后多肽分子和钙调素分子的α-螺旋结构的含量都被诱导而增加, 结合力越大, 则越多的残基被诱导形成α-螺旋结构。     

蜂毒肽类似物的合成和生物活性研究

Melittin(GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ-NH₂)是蜂毒中含26个氨基酸残基的多肽,具有抗菌和溶血等生物活性,是典型的阳离子抗菌肽.本文设计合成了蜂毒肽C端15残基肽片段(GLPALISWIKRKRQQ-NH₂)及其类似物(15残基).研究了Melittin及这些合成肽的抗菌活性、溶血活性、疏水性及二级结构.结果表明,合成的类似物的溶血活性明显降低,抗菌活性基本保留,且与其疏水性相关.类似物中与碱性氨基酸簇(KRKR)距离较远的残基的疏水性对其抗菌活性有较大的贡献.多肽溶血与抗菌机理不同.类似物的抗菌活性和溶血活性与其二级结构(α-螺旋结构)没有明显的相关性.     

质谱法定量测定高密度脂蛋白结合蛋白的糖基化水平

采用质谱法对4种高密度脂蛋白(HDL)的结合蛋白重组人载脂蛋白血清淀粉样蛋白A(SAA)、 α1-抗胰蛋白酶(A1AT)、 α2-人体血清糖蛋白(A2HSG)和A载脂蛋白C3(Apo C3)从蛋白质含量(蛋白的绝对定量)、 位点特异性糖基化(糖肽的相对定量)及聚糖位点占有率等方面进行了研究. 利用四极杆-飞行时间质谱仪(Q-TOF)测量糖蛋白标样酶解产物的二级质谱碎片离子, 用Byonic软件发现了新的糖基化位点信息, 即增加了原位点处聚糖糖型的种类. 对于A2HSG, 新增了N-糖基化156位点上的4种糖型, N-糖基化176位点上的6种糖型, O-糖基化319位点的4种O-聚糖和O-糖基化346位点上的1种糖型. 对于Apo C3, 只有O-糖基化94一个位点, 在此位点上新增了9种糖型. 同时, 调整了用于定量蛋白的多肽, 使得定量更加准确. 采用三重四极杆串级质谱仪(UPLC-ESI-QQQ)研究了4种结合蛋白中多肽和糖肽的多反应监测(MRM)行为, 并重新计算了每种聚糖的位点占有率, 优化了现有的定量方法.     

利用给体-π-受体分子模板在Au(111)电极表面构筑富勒烯带状结构(英文)

富勒烯与功能分子之间的电荷作用已经被广泛应用于功能性器件的构筑中.这些功能器件的性能与电极表面的薄膜排布结构有着密切关系.因此,研究电极表面的富勒烯和功能分子的组装结构对这些器件的构筑和功能的发挥有着重要意义.本文利用电化学扫描隧道显微镜技术,在HClO4溶液中系统研究了C60分子与有机电子给体-π-受体分子C16H33O-I3CNQ[Z-β-(5-hexadecyloxy-1,3,3-trimethyl-2-indolium)-α-cyano-4-styryl dicyanomethanide]在Au(111)电极表面的二维组装结构.研究发现:C16H33O-I3CNQ分子在Au(111)电极表面组装形成具有短程有序性的条陇状结构;而C60分子在C16H33O-I3CNQ模板之上组装形成了带状结构.C60分子带状结构的形成方向受到了C16H33O-I3CNQ分子中电子给体-π-受体部分排列结构的影响.C60分子与C16H33O-I3CNQ分子之间的π-π堆积作用和电荷转移作用对这种带状结构的形成有着密切关系.这一结果为利用富勒烯和功能分子之间的作用构筑功能器件提供了一种新的制备方法.     

尖吻蝮蛇毒抗凝血因子Ⅱ的稀土离子荧光探针研究

尖吻蝮蛇毒抗凝血因子(ACF)分子中有两个钙离子结合位点,钙离子对ACF的内源荧光有增强作用,稀土离子(Nd³⁺,Sm³⁺,Eu³⁺,Gd³⁺和Tb³⁺)能取代ACF分子中的钙离子,并对ACF的内源荧光有不同程度的猝灭作用,其中Tb³⁺接受ACF分子中Trp残基传递的能量后,特征荧光增强.稀土离子与ACF荧光滴定表明,ACF分子中有两个稀土离子结合位点,稀土离子和钙离子在ACF分子中两个结合部位是共同的竞争结合部位.ACF与不同稀土离子之间有相近的表观结合常数K₁或K₂.Tb³⁺与RE³⁺(RE=Nd,Sm,Eu或Gd)间线性自由能关系表明,稀土离子与ACF结合时,没有明显的空间效应.ACF分子中的两个结合位点在结构上都有较大的柔性,这种结构柔性为钙离子在ACF与活化凝血因子X的结合反应中起到的促进作用提供了结构基础.     

Studies on the Interaction Between Vanillin and β-Amyloid Protein via Fluorescence Spectroscopy and Atomic Force Microscopy

β-Amyloid(Aβ) plaques and intracellular neurofibrillary lesions in the brain are markers of Alzheimer's disease(AD). The ability to safely decrease Aβ concentrations is potentially important as a preventive strategy for AD. The interactions between vanillin and Aβ polypeptide were investigated via fluorescence spectroscopy and atomic force microscopy(AFM). The results of fluorescence and synchronous spectroscopies illustrate that the intrinsic fluorescence of tyrosine(Tyr) residues in Aβ_1-42 aggregates can be quenched strongly upon the formation of vanillin-Aβ_1-42 complex. Thioflavine T(ThT)-induced fluorescence changes indicated that Aβ_1-42 aggregates could be disaggregated by vanillin, and the AFM images of Aβ_1-42 enunciated the depolymerization of Aβ_1-42 aggregates by vanillin in a dose-dependent manner. Vanillin may be a potential pharmacological agent for the treatment of AD.     

Chuan-Cai Fan;Li-Jin Xu;Han-Yuan Gong;%T Neutral C–H bond vs. electron pair of N（sp~2）： A binding site effect study of macrocycle anion receptor

To evaluate the effect of neutral C–H bond or electron pair of nitrogen atom with sp2hybridization（N（sp2）） involving into the same chemical environment for anion binding, two analogous tetracationic imidazolium macrocycles, namely cyclo[2]（2,6-bis-（1H-imidazol-1-yl）pyridine） [2]（1,3-dimethylenebenzene）（14＋）, and cyclo[2]（2,6-bis-（1H-imidazol-1-yl）pyridine）[2]（2,6-di methylenepyridine）（24＋）were studied in detail as small inorganic anion receptors. The guest anions with different shapes are Cl,N3, NO3, and H2PO4. The host–guest interactions were characterized via1 H NMR spectroscopy,electrospray ionization mass spectrometry（ESI-MS） and single crystal X-ray crystallography. The results implied that macrocyclic hosts with similar backbone but two distinct binding sites（14＋with neutral C–H vs. 24＋with N（sp2）） vary markedly in their response to anions, including the binding modes and association constants. The finding will serve to the construction of new anion receptors, even improve insights into the anion binding process in biology.     

Cobalt and nickel complexes bearing 2,6-bis (imino) phenoxy ligands: syntheses, structures and oligomerization studies

A series of new cobalt and nickel complexes LMX₂ (M=Co, X=Cl; M=Ni, X=Br) bearing 2, 6-bis(imino)phenoxy ligands were synthesized. The solid-state structures of 1 and 4 have been determined by single-crystal X-ray diffraction study. Treatment of the complexes LMX₂ with methylaluminoxane (MAO) leads to active catalysts for oligomerization of ethylene with catalytic activities in the range of 1.2×10⁵–2.1×10⁵ g mol⁻¹ h⁻¹ atm⁻¹ for Ni complexes, and 10³ g mol⁻¹ h⁻¹ atm⁻¹ for Co complexes. The oligomers were olefins from C₄ to C₁₆.     

聚酰胺-聚ε-己内酯多嵌段共聚物合成、表征及反应动力学的研究

本文采用双羧基尼龙1010预聚物和双羟基聚δ-己内酯预聚物经熔融缩聚制得了不同嵌段链长度和不同软硬链段含量的尼龙1010-聚δ-己内酯多嵌段共聚物,并通过分子量(VPO)、核磁共振谱(¹HNMR)和热分析法(DSC)对该共聚物进行表征。同时,对尼龙1010和聚δ-已内酯熔融缩聚反应动力学作了研究。结果表明,该反应为二级反应,活化能为ΔΕ=58.2kcal/mol,反应常数K=1.36×10²²·e^-2.93×104/T。     

三氟拉嗪与八肋游仆虫中心蛋白N端半分子的结合及对蛋白功能的影响

采用荧光光谱、 圆二色光谱(CD)、 等温滴定量热分析(ITC)、 电泳及分子对接等分析技术, 研究了三氟拉嗪(TFP)与八肋游仆虫中心蛋白N端半分子(apoN-EoCen)的结合, 考察了TFP对apoN-EoCen性质的影响. 结果表明, 在室温下10 mmol/L Hepes缓冲溶液(pH=7.4)中, TFP与apoN-EoCen以摩尔比1∶1结合于apoN-EoCen的第二个EF-手的E, F螺旋之间, 条件结合常数约为10 ³ L/mol; TFP的结合导致蛋白质二级结构发生改变, α螺旋含量减小, Tb ³⁺敏化荧光强度降低83%, apoN-EoCen切割DNA的类核酸酶活性明显受到抑制; Tb ³⁺仍可占据复合物apoN-EoCen-TFP中蛋白质的2个金属离子结合位置, 条件结合常数约为7.0×10 ⁵ L/mol, TFP的结合不抑制金属离子诱导的蛋白质聚集.     

利用表面等离子体共振技术进行TNF免疫复合物的动力学分析

表面等离子体共振 ( Surface plasmon resonance,SPR)技术是近年来发展起来的测定分子间相互作用的技术 ,应用最广泛的是 Pharmacia公司发展的生物分子相互作用实时分析 ( Biomolecular interactionanalysis,BIA)技术 [1～ 3] .它可以实时、原位地测定生物大分子间的相互作用 ,而反应物无需标记 ,可以测定反应的动力学常数 ,这对于进行反应的动力学分析和机理研究 ,以及进行性质鉴定和筛选应用具有非常重要的意义 [4～ 8] .肿瘤坏死因子 ( Tumor necrosis factor,TNF)是临床上用于肿瘤治疗的非常有效的细胞因子类药物 [9] .本文报道了…     

A study on the binding of two water-soluble tetrapyridinoporphyrazinato copper(II) complexes to DNA

Interaction of N,N′,N″,N-tetramethyltetra-2,3-pyridinoporphyrazinatocopper(II), ([Cu(2,3-tmtppa)]⁴⁺) and N,N′,N″,N-tetramethyltetra-3,4-pyridinoporphyrazinatocopper(II), ([Cu(3,4-tmtppa)]⁴⁺) with calf thymus DNA was studied in 1 mM phosphate buffer and low ionic strength (5 mM NaCl) at various temperatures by UV-visible and circular dichroism (CD) spectroscopies and viscometric method. The binding constants were determined from the changes in the visible part of porphyrazine complexes spectra using SQUAD software. The values of K have been obtained (7.9±0.4)×10⁴ and (2.2±0.1)×10⁵ M⁻¹ for [Cu(2,3-tmtppa)]⁴⁺ and [Cu(3,4-tmtppa)]⁴⁺, respectively at 27 °C. The higher affinity of 3,4-isomer of Cu complex towards DNA with respect to the 2,3-isomer was attributed to favorable external positioning of the cationic charges in former, which enables superior interaction with the DNA duplex. The thermodynamic parameters (ΔG°, ΔH°, ΔS°) were calculated by van't Hoff equation. The enthalpy and entropy changes were determined, +34.2±3.6 kJ mol⁻¹ and +207.8±12.70 J mol⁻¹ K⁻¹ for [Cu(2,3-tmtppa)]⁴⁺ and +49.7±2.1 kJ mol⁻¹ and +267.8±7.9 J mol⁻¹ K⁻¹ for [Cu(3,4-tmtppa)]⁴⁺. The existence of extensive hypochromicity, large red shift and negative CD in the visible part of [Cu(3,4-tmtppa)]⁴⁺ spectra suggested an intercalation binding mode. Analysis of the moderate hypochromicity, red shift and bisignate CD in the Q-band absorption region of [Cu(2,3-tmtppa)]⁴⁺ spectra possibly led us to the coexistence of intercalation and outside binding modes. The influence of the ionic strength on the binding parameters and binding modes was investigated. The results show that increase in ionic strength causes the decrease in the binding constants. It was also concluded that increase in ionic strength affects the binding characteristics of positively charged complexes with DNA.

The increase in DNA viscosity in the presence of Cu–tmtppa complexes is attributed to the lengthening of DNA helix due to the intercalation. This result is consistent with conclusions obtained from the spectroscopic techniques.     

Emission quenching of binuclear pyrophosphito platinum(II) complexes in aqueous solution by sulphur dioxide. Spectroscopic measurements on sulphur dioxide addition and chromous ion reduction

The emission intensity at 517 nm from Pt₂(pop)₄⁴⁻ (pop = P₂O₅H₂²⁻) is quenched by the addition of sulphur dioxide. The sulphur dioxide coordinates at the axial platinum(II) sites by a η¹-SO₂ bond. This coordination is supported by ³¹p NMR and Raman spectroscopy of aqueous solutions. The electronic spectrum of a sulphur dioxide saturated solution of Pt₂(pop)₄⁴⁻ shows an absorption at 428.5nm ( = 4.1 × 10⁴). From the decrease in the chromophore for uncomplexed Pt₂(pop)₄⁴⁻ the equilibrium constant for SO₂ binding is estimated to be 1.74 M₂l⁻². The effect of adding different quenchers to aqueous solutions of Pt_2(pop)4⁴⁻ is discussed. The compound Pt₂(pop)₄⁴⁻ will undergo 2-electron reduction with chromous ion.