1.9分辨率(D-Ala)~(B_0)猪胰岛素晶体结构的研究

本文应用差值Fourier技术和制约立体化学参数最小二乘技术以二锌猪胰岛素模型为起点测定了1.9分辨率的(D-Ala)~(B0)猪胰岛素晶体结构,R因子为0.211,键长均方差为0.057。B_0残基的电子密度表现清晰。B_0的引入降低了B链N端肽段构象的运动性,使分子在晶体中的堆积更加紧密。(D-Ala)~(B0)猪胰岛素和二锌猪胰岛素结构的主要差异在于分子可能的受体结合表面中部分极性基团的构象和分子IA链两段螺旋的组装。(D-Ala)~(B0)猪胰岛素B链N端晶体学微环境与(Trp)~(B1)猪胰岛素和去B_1牛胰岛素有很大的差异。本文还简单地讨论了胰岛素分子结构与免疫功能的关系。     

胰岛素单体的结构特征及其运动方式

运用最小二乘叠合技术及图象显示技术对已测定的不同种属和不同晶型的胰岛素及各种胰岛素衍生物空间结构进行了广泛的构象比较.研究结果表明:二锌胰岛素分子Ⅰ更接近于天然单体的结构;二体内两个分子之间的构象差异发生在二体形成过程中,并在六体形成及六体堆积过程中完善和稳定;通过一些铰链肽A10,B4,B8,B24,B20及B23,胰岛素分子内各结构片段之间具有较灵活的相对运动,羧端残基可能移动大于10A;由于所处的环境不同,各残基侧链的运动性差别很大.     

2.4分辨率去五肽胰岛素结构的X射线研究——DPI分子及其同胰岛素的关系

本文描述了单体胰岛素类似物去五肽(B26—B30)胰岛素的结构。同三方二锌胰岛素结构的详细比较说明,DPI虽然在结构上有一些大的改变,但是基本的二级结构单位仍然完整地保持着。像胰岛素的其他晶形那样,DPI结构比较接近于二锌胰岛素结构中的分子Ⅰ。除了结构表面的改变之外,在分子中心还有一些微妙和广泛的改变。分子在晶体中紧密地堆积,有着许多不同的接触,包括蛋白质-镉相互作用的复合网及大量以水为媒介的接触。分子表面大批疏水基团绕蛋白质群集而成一厚带。晶体结构具有良好的有序性,某些侧链的清晰度和水分子的确定性优于在更具活动性的三方二锌胰岛素六体晶体所得的结果。     

[B10G1u,B24-Asp-B25]人胰岛素类似物的制备、鉴定与性质研究

采用PCR方法, 将人胰岛素分子B链B10位His突变为Glu, 在B24和B25位之间插入Asp, 构建了\胰岛素原基因. 利用通用型质粒pBV220构建表达载体, 在大肠杆菌DH5α中表达, 表达蛋白为包含体形式, 约占菌体总蛋白的20%～30%. 经过复性和凝胶过滤得到胰岛素原融合蛋白. 用胰蛋白酶和羧肽酶B酶切, 经DEAE离子交换和RP-HPLC纯化得胰岛素突变体类似物. 用凝胶过滤法测定了蛋白质分子自身的缔合性质, 用圆二色谱测定了构象变化. 放射性免疫活性及受体结合活性测定结果表明, 突变体分子缔合性明显下降, 放免活性和受体结合活性分别约为人胰岛素的73.6%和146%.     

[B10Glu,B24-Asp-B25]人胰岛素类似物的制备、鉴定与性质研究

采用PCR方法,将人胰岛素分子B链B10位His突变为Glu,在B24和B25位之间插入Asp,构建了[B10Glu,B24-Asp-B25]胰岛素原基因.利用通用型质粒pBV220构建表达载体,在大肠杆菌DH5α中表达,表达蛋白为包含体形式,约占菌体总蛋白的20%～30%.经过复性和凝胶过滤得到胰岛素原融合蛋白.用胰蛋白酶和羧肽酶B酶切,经DEAE离子交换和RP-HPLC纯化得胰岛素突变体类似物.用凝胶过滤法测定了蛋白质分子自身的缔合性质,用圆二色谱测定了构象变化.放射性免疫活性及受体结合活性测定结果表明,突变体分子缔合性明显下降,放免活性和受体结合活性分别约为人胰岛素的73.6%和146%.     

[Bl0Glu，B24-Asp-B25]人胰岛素类似物的制备、鉴定与性质研究

采用PCR方法，将人胰岛素分子B链B10位His突变为Glu，在B24和B25位之间插入Asp．构建了[B10Glu，B24-Asp-B25]胰岛素原基因、利用通用型质粒pBV220构建表达载体，在大肠杆菌DH5a中表达．表达蛋白为包含体形式．约占菌体总蛋白的20％～30％．经过复性和凝胶过滤得到胰岛素原融合蛋白、用胰蛋白酶和羧肽酶B酶切．经DEAE离子交换和RP-HPLC纯化得胰岛素突变体类似物．用凝胶过滤法测定了蛋白质分子自身的缔合性质．用圆二色谱测定了构象变化、放射性免疫活性及受体结合活性测定结果表明，突变体分子缔合性明显下降．放免活性和受体结合活性分别约为人胰岛素的73．6％和146％。     

A1-(D-色氨酸)胰岛素晶体结构的研究

本文报道了Al-(D-色氨酸)胰岛素晶体结构的研究,其空间群为R3,晶胞参数:a_H=b_H=78.6,c_H=50.0,不对称单位包含两个分子。收集了2.2分辨率三个独立区的衍射数据并进行了处理。参考三方二锌和三方四锌猪胰岛素结构模型,以结构模型逐步逼近和立体化学制约最小二乘技术并结合差值Fourier图人工分析,对模型多次进行重建调整和精化,最终偏离因子R=0.218,独立区内两个Al色氨酸残基在电子密度图上表现十分清晰。本文对Al-(D-色氨酸)胰岛素在晶胞中的密堆积、构象之间的差异以及有关胰岛素结构与功能的一些问题进行了讨论。     

磺基甜菜碱两性表面活性剂的结构性质

用量子化学中的密度泛函理论, 在B3LYP/6-31＋G*水平上, 对十二烷基磺基甜菜碱分子进行了结构优化, 在分子水平上研究了两性表面活性剂与阳离子(Ca^2＋)、阴离子(Cl^－)之间的相互作用. 计算结果表明: 两性表面活性剂的负电荷中心采用2∶1型, 即极性头中两个氧原子与阳离子发生稳定结合|而正电荷中心采用侧方, 即N原子的两个亚甲基和一个甲基与阴离子发生稳定结合. 由于桥联亚甲基和α-亚甲基均带有一定数量的电荷, 因此两性表面活性剂中正负电荷中心需要根据亚甲基上电荷多少进行划分. 计算也发现, 表面活性剂尾链带有部分弱电荷, 使胶束内核带有了部分极性, 利于表面活性剂在溶液中的聚集, 此种极性介于烷烃油相和水相的极性之间.     

鲜味剂和咸味剂的结构化学兼论与其它味道间的相互作用和转化

味觉是动物为适应其内在新陈代谢的需求而形成的对外界食物信息感的天性之一。鲜咸甜感为食诱信息;苦涩辣感为拒食信息;酸感因时、地、主、客情况不同而属前者或后者。基本呈味分子的结构特征是:首先它们应有极性始能为与其极性相对应的味受体所吸引,这一化学现象,可用Lewis酸A、碱B表示。酸者为可离解之酸性物HA;苦者多属可极化性及共价键性均强之碱性物B;咸者乃强离子性中性盐A⁺-B^-。估计酸受体正负极间距离最短;咸受体B^′--A^′+间约相距4.84-6.56Å。甜者多属带共价键性之两性物A-B或AH-B,相距约2.8-5.4Å。估计苦受体系高焓脂质洞穴,故苦者无正负极距要求,仅需有较强可极化性。这些生味基结构可与一疏水部分C结合,C多为增强味感的助味组份。鲜者则可认为系咸甜两种结构要素相结合所产生的另一种味结构A⁺B^-(C_1-9)AH-B。本文介绍咸味及鲜味分子的结构化学。     

巯基—二硫键交换在胰岛素与其受体结合中的作用

本文报道DTT还原,DTNB氧化以及NEM修饰对小鼠肝膜巯基含量和与胰岛素受体特异结合的影响。DTT还原导致膜巯基含量和与胰岛素特异结合平行增加,Scatchard分析表明胰岛素结合位点的数目仅有微小变化,但结合常数增高到原来的二倍。用含有DTT的缓冲液洗涤已饱和结合了胰岛素的膜比用不含DTT的缓冲液,导致结合在膜上的胰岛素解离下来的量明显升高,说明有一部分胰岛素与其受体的结合是通过巯基—二硫键交换反应形成共价的二硫键。加入DTT使这种“二硫键联接”的胰岛素也从受体上解离下来。DTNB或NEM对膜与胰岛素的特异结合几乎没有影响,但对已被DTT还原的膜似有逆转DTT还原的效应,推测,鼠肝膜胰岛素受体上可与胰岛素发生共价结合的巯基中,有一部分是不能与DTNB发生反应的,DTT处理膜使胰岛素受体产生更多的巯基而使胰岛素特异性结合,特别是使通过共价二硫键的结合增加。     

中等分辨率的白鲢鱼胰岛素的晶体结构

胰岛素结构和功能研究的一条重要途径是分析来源于不同种属的胰岛素的结构。基于用分子置换法获得的白鲢鱼胰岛素正交晶体结构模型,使用2.8分辨率衍射强度数据和约束参数最小二乘法,对处于不同结晶环境的6个白鲢鱼胰岛素分子进行了晶体学修正。胰岛素结构的比较研究表明,6个白鲢鱼胰岛素分子具有非常相似但不等同的三维结构,它们的结构类似于已知的三方二锌猪胰岛素结构,但某些局部构象有明显的差异。     

2.1分辨率A1-(L-色氨酸)胰岛素晶体结构研究

本文对A1修饰色氨酸胰岛素进行了晶体学的深入研究。晶体的空间群为R3,晶胞参数:a_H=80.3,c_H=37.5。应用立体化学制约最小二乘法并结合差值Fourier图人工分析对2.1的结构模型进行了多次调整和精化,最终偏离因子R=O.195。独立区两个A1-(L-色氨酸)胰岛素分子A链N端的A1色氨酸残基在电子密度图上表现十分清晰,其中分子ⅠA1色氨酸残基侧链具有两种构象。本文从结构角度推断三方四锌胰岛素分子Ⅱ的结构是一种低活性构象存在于六聚体内。此外,对有关胰岛素结构与功能的一些问题进行了讨论。     

结合三维静电势参数研究二取代苯的定量结构－疏水性关系

对含有常见取代基的92个二取代苯化合物进行了结构优化和静电势及其导出参数的计算,运用多元线性回归方法对化合物的疏水常数与分子的结构参数进行了关联.结果表明,分子表面负静电势的加和ΣV－S、分子空间内最负的静电势Vmin、表面最大静电势Vs,max以及分子体积V、极性表面积APS和分子的偶极密度μ/V这六个参数,可以很好地用于表达这些化合物疏水性与分子结构间的定量关系,而不用具体考虑分子中极性基团间的相互作用.用建立起来的QSPR(quantitative structure-property relationship)关系式对111个类似化合物的疏水性进行了预测,获得了满意的结果.     

精化的1.8埃分辨率胰岛素晶体结构——氢键网络和结合水

本文研究了胰岛素晶体中的氢键网络三种情况:螺旋氢键,分子自身极性基团间形成的非螺旋氢键,以及水分子与胰岛素分子间形成的氢键。它们形成错综复杂的交互作用,对胰岛素的结构和功能具有重要意义。修正后的结构显示了较可靠的水结构信息,表明晶胞中大约三分之一的水呈结合状态,它们与胰岛素分子且彼此以氢键结合。胰岛素分子各氨基酸残基的极性和荷电基团表现出最大限度结合氢键倾向,是稳定三维结构的重要因素。     

囊泡表面分子间通讯交流体系的构建: 利用受体的分子识别行为调控酶的活性

在人工双层膜囊泡表面, 构建了一个通过人工受体的分子识别行为控制酶反应活性的超分子体系. 体系以生物体细胞信号转导系统为模拟原型, 由作为受体的烷基胺、被受体识别的信号分子吡哆醛衍生物、乳酸脱氢酶、受体和酶之间的媒介物Cu^2＋以及作为体系载体的合成肽脂囊泡五个成分构成．通过UV-vis光谱法及动态光散射测定对体系进行了评价, 结果表明: 随着受体疏水参数增大, 其对信号分子的识别能力增强, 二者呈良好的线性关系; 通过信号分子与囊泡表面静电相互作用的研究表明信号分子具有选择性; 媒介物与信号分子–受体可形成化学计量比为1∶2的配合物, 其形成能力比媒介物与酶的结合能力更强．作为结论, 体系中烷基胺受体对磷酸吡哆醛信号分子的识别有效控制了处于囊泡表面的乳酸脱氢酶的活性．     

分子亲脂-亲水性的量子化学描述(Ⅰ)——分子的亲脂和亲水表面

给出基于分子结构的“启发式”亲脂-亲水势HMLP(Heuristic molecular lipophilicity-hydrophilicity potential)的理论分析和有说服力的算例.用量子化学计算其分子表面的静电势V(r)的分布,通过与周围原子表面静电势的比较,构造表达分子静电势的极性和大小的函数L(r).亲脂势L(r)保留了静电势V(r)描述分子静电作用的能力,并把应用范围扩展到疏水性的描述.HMLP不使用原子的经验参数,但在L(r)的构造中使用了经验的函数形式.经参数化和指标化后,HMLP有望用于蛋白质结构与功能的研究和药物分子配体与生物大分子受体结合自由能的估算.     

胰岛素单体、双体分子静电势的计算

计算了三方二锌胰岛素晶胞不对称单位中两个胰岛素分子单体及其双体的分子静电势。结果表明:胰岛素两个单体分子的构象不同,其分子表面静电势也不相同,由于它们的构象是类似的,所以其电势分布也是接近的,单体胰岛素分子的表面静电势呈偶极型分布,双体的表面静电势基本保持单体的特征。文中还比较了两个单体分子及其集聚后的静电势变化。     

类液体动态界面材料：近期应用进展

类液体表面是接枝了高度柔性分子刷从而表现出类液体特性的表面。典型的类液体表面一般通过在平坦固体表面上共价接枝具有极低玻璃化转变温度的聚合物分子刷（其玻璃化转变温度一般在零下100 ℃以下）制备而成。由于所接枝分子链具有类似流体的高度动态特性,能自由旋转与运动,各种极性或非极性液体在这类被称为“类液体”或“准液体”的表面上粘附力低,易滑落,表现出极低的接触角滞后。传统上,对这类表面的研究主要限于简单的疏水及疏油应用。最近几年,国内外课题组相继报道了关于类液体表面的一些非常独特的界面物理化学特性;对其功能和应用的研究,也从简单的疏水、疏油,拓展到微观无损输运、防垢、除冰、冷凝传热和高性能膜分离等领域。基于类液体表面功能化的类液体动态界面材料也因而成为一类具有广阔应用前景的新兴材料体系。本文将在介绍类液体表面概念的基础上,重点介绍类液体动态界面材料最新的功能和应用研究成果,并对其未来研究和应用空间进行展望。     

布洛芬与人血白蛋白位点II动态结合过程的分子模拟:一种结合途径分析

人血白蛋白（HSA）主要有两个药物结合位点,位点I和位点Ⅱ,许多小分子优先结合在位点Ⅱ上,包括抗炎类药物布洛芬。本文采用分子模拟方法研究了布洛芬小分子与HSA位点Ⅱ结合的动态过程,探讨了二者的结合机制。首先构建了50个随机分布的布洛芬与HSA复合物体系,经50 ns分子动力学模拟,其中一个布洛芬分子稳定结合于位点Ⅱ。基于该分子的运动轨迹分析,发现布洛芬的结合可分为四个阶段,即远程吸引、表面结合调整、进入位点Ⅱ空腔和稳定结合。比较范德华和静电相互作用能,发现初期以静电吸引为主,中期在HSA表面的两个极性区域间调整,逐步转移至位点Ⅱ附近;然后在位点Ⅱ入口处的极性残基和附近疏水残基的共同作用下,布洛芬进入位点Ⅱ空腔;进入空腔后,静电和疏水共同作用形成稳定结合。在结合过程中,位点Ⅱ附近的蛋白表面发生明显改变,体现出一定的“诱导契合”作用,同时分子模拟得到的结合模式和布洛芬-HSA结合的晶体结构类似。结果表明,分子模拟可以辅助研究小分子和蛋白结合的动态过程,从分子水平阐述相关结合机制。     

核磁共振法研究全氟羧酸铵在非水介质中的胶束化

离子型表面活性剂在水中和在非极性溶剂中的胶束化已成为许多研究的课题。离子型表面活性剂在水中,或在具有两个氢键的极性溶剂中(如乙二醇、氨基醇)形成普通胶束,其结构是分子的疏水端聚集在