基于复小波能量谱的蛋白质活性位点识别新方法

蛋白质活性位点的识别对于理解蛋白质的功能及计算机辅助药物设计具有重要的意义. 基于复小波能量谱建立蛋白质活性位点识别新方法, 采用Morlet复小波对数字化的蛋白质序列进行一维连续小波变换. 结果表明, 通过时-频分析, 能量集中区域往往与蛋白质的活性位点具有密切联系, 并且同源蛋白质序列的复小波能量最大值通常分布于相同的频率处, 表明小波功率谱在预测蛋白质活性位点方面具有广阔的应用前景.     

聚合位点对齐聚乙烯基噻吩光谱的影响

利用密度泛函理论PBE0方法,在6-31G基组水平上,对12种采用不同聚合位点的乙烯基噻吩二聚体分子进行了全优化,得到分子的紫外-可见吸收光谱.探讨了聚合位点对齐聚乙烯基噻吩吸收光谱、电子亲和势、电离能和重组能的影响,并研究了聚合度对乙烯基噻吩齐聚物吸收光谱的影响.计算结果表明:采用邻位聚合的乙烯基噻吩二聚体的能隙最小,电离能EIP最小,电子亲和势EEA最高,最大吸收波长较大,吸收强度大,λmax=377.33nm,f=1.0242.随着聚合度的增加,齐聚乙烯基噻吩的吸收光谱发生红移,吸收峰变宽,吸光度增大.十六聚体的最大吸收范围为500~1200nm,最大吸收波长为801.28nm时吸收值为7.003×105L·mol~(-1)·cm~(-1).     

青蒿素及其衍生物抗疟活性的密度泛函理论研究

为了深入研究青蒿素及其衍生物的抗疟活性和分子结构之间的关系,运用密度泛函理论B3LYP方法,以6-31G*为基组对青蒿素及其衍生物二氢青蒿素、蒿甲醚和青蒿琥酯进行了优化计算.从分子的几何构型、NBO电荷及前线轨道能等方面分析了青蒿素及其衍生物的抗疟活性与结构之间的关系.青蒿素及其衍生物结构中的过氧桥键是其抗疟作用的活性位,O17和O_20带负电荷越多、ΔE_(LUMO-HOMO)越低、E_(HOMO)能级越高,分子的抗疟活性越强.结果表明,4种化合物的抗疟活性顺序为:青蒿素二氢青蒿素蒿甲醚青蒿琥酯,与临床实验结果相吻合.     

含羧基席夫碱抑菌活性定量构效关系研究

利用最小抑菌浓度(MIC)测定方法对6种含羧基席夫碱的抑菌(主要为大肠杆菌)活性进行了研究。采用密度泛函理论方法 B3LYP/6-31G*基组对6种含羧基席夫碱的抑菌活性进行了计算。结果表明,邻氧乙酸苯甲醛缩氨基酸类席夫碱分子的C N键级越弱,N13上电子云密度越大,HOMO与LUMO之间的能量差(△E)越小,抑菌活性越好,抑菌活性部位主要在C N、—COOH和CH3O—上。丙酮酸缩吡啶甲酰腙类席夫碱分子的C N键级越弱,N6、N8、N10、O15、O14上电子云密度越大,HOMO与LUMO之间的能量差(△E)越小,抑菌活性越好,抑菌活性部位主要在C O、吡啶环和C N上。采用逐步法进行多元线性回归分析,得到线性方程为lg(1/MIC)=2.634-18.08△E-0.006α-3.229 BO C N(n=6,R=0.887,Se=0.237),计算值和实验值基本一致。     

双原子位点M-N-C电催化剂在CO2还原反应中活性位点的最佳分布

双原子位点M-N-C催化剂是催化CO₂还原反应(CO₂RR)性能最佳的催化剂之一. 然而, 目前的研究主要集中于M-N-C活性中心原子类型的调控, 低估了活性位点的配位模式及分布对其催化性能的影响. 本文选取典型的双原子位点M-N-C催化剂(NiFe-N-C)为研究对象, 采用密度泛函理论方法探究了9种活性位点具有不同配位环境的NiFe-N-C催化剂电催化CO₂RR的反应机理. 结果表明, 随着金属原子配位数、 双原子位点间距离的增加, M-N-C催化剂的稳定性、 催化CO₂还原至CO的活性及抑制氢析出反应的选择性均呈现先升高后下降的趋势. 其中, 金属原子四配位且对称分布的NiFe-N-C-model 3催化剂, 因其双原子位点的强相互作用表现出最优的催化性能.     

六种花青素类化合物抗氧化活性的DFT研究

本文采用密度泛函理论中的B3LYP方法在6-311G(d,p)水平上对花青素分子中天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛色素、锦葵色素及相关自由基分子进行了优化计算。从六个分子的结构参数、酚羟基氢原子上的自然键轨道(NBO)电荷数、酚羟基解离能、HOMO和LUMO能级以及其能级差△E(LUMO-HOMO)等方面分析了六种花青素类化合物清除自由基的活性。计算数据表明,酚羟基解离能、最高占据轨道及轨道能级差最能说明抗氧化活性情况,C4’酚羟基清除自由基活性最强,C3位最易发生糖苷化。在相同方法下对天竺葵色素分子C4’位酚羟基与·OH自由基的反应的过渡态进行了计算,发现该反应的反应势垒只有14.6 kJ·mol-1,反应热ΔH=-87.7 kJ·mol-1,该反应为放热反应。     

甲硫氨酸-脑啡肽的活性位点

用ＡＭ１方法中计算静电势的ＰＭＥＰ子程序了甲硫氨酸－脑啡肽的活性位点。通过计算得到了整个分子的三维空间静电势分布和由静电势导出的各原子的电荷分布。进一步分析,确定模型分子活性位点为酪氨酸残在的叔氨原子和苯酚基、苯丙氨酸残基的苯基及部分氧原子。     

铁基分子筛活性位点的制备控制及对NH3-SCR活性的影响

采用离子交换法,通过不同制备条件制备Fe-beta分子筛,并探讨不同制备条件对催化剂活性位点和NH3-SCR活性的影响。通过UV-Vis分析,将不同位置的吸收峰归属于不同的铁活性位点,300nm以下的高能谱区可以归属于孤立的Fe3+位点,300nm-400nm间归属于低聚的FexOy簇,而400nm以上为Fe2O3大颗粒聚合物。对比不同催化剂的SCR活性发现,孤立的Fe3+和低聚态的Fe3+是主要的活性位点,这两种物种的所占比例高低直接影响了催化剂的活性。而大尺度的Fe2O3为非活性位点,因尽量控制并降低其所占比例。另外低聚态的Fe3+所占比例越高,N2O的生成量越高,N2的选择性越差。因此,在制备过程中,除了控制大尺度的Fe2O3的含量,同时要尽量降低低聚态的Fe3+的含量,以增加N2的选择性。采用离子交换法制备Fe-beta催化剂,pH、交换温度、前驱体种类、硅铝比、煅烧条件等制备条件会对Fe-beta的活性位点造成影响,从而导致活性差异。根据实际应用需求,调控制备条件,可有效控制活性物种的分布,制备具有高效NH3-SCR活性的铁基分子筛催化剂。     

磺酰脲类化合物除草活性的QSAR研究

采用密度泛函理论方法, 在B3LYP/6-31G(d)水平下, 计算了23种磺酰类化合物的分子极化率及分子骨架中各原子的Milliken电荷. 提出了一种新的QSAR建模方法, 并据此对其中18种化合物进行多元线性回归分析, 建立了除草活性的预测模型(R=0.96, R2=0.92, r2adj=0.88, F=26.26, q2=0.71, p<0.01, SE=0.36), 对剩余五种化合物进行预测, 结果吻合. 该模型从化合物的亲水性、分子几何特征的角度对如何提高磺酰脲类化合物的除草活性进行了分析, 并对提高化合物除草活性的方法做出预测: 提高苯环和嘧啶环取代基的亲水性, 增加N13周围的电子云密度, 为苯环接入较小的取代基团, 在嘧啶环上接入较大取代基团都可提高化合物的除草活性. 预测结果与3D-QSAR方法的预测结果一致.     

Structural and Functional Consequences of the Weak Binding of Chlorin e6 to Bovine Rhodopsin

The chlorophyll‐derivative chlorin e6 (Ce6) identified in the retinas of deep‐sea ocean fish is proposed to play a functional role in red bioluminescence detection. Fluorescence and ¹H NMR spectroscopy studies with the bovine dim‐light photoreceptor, rhodopsin, indicate that Ce6 weakly binds to it with μm affinity. Absorbance spectra prove that red light sensitivity enhancement is not brought about by a shift in the absorbance maximum of rhodopsin. ¹⁹F NMR experiments with samples where ¹⁹F labels are either placed at the cytoplasmic binding site or incorporated as fluorinated retinal indicate that the cytoplasmic domain is highly perturbed by binding, while little to no changes are detected near the retinal. Binding of Ce6 also inhibits G‐protein activation. Chemical shift changes in ¹H‐¹⁵N NMR spectroscopy of ¹⁵N‐Trp labeled bovine rhodopsin reveal that Ce6 binding perturbs the entire structure. These results provide experimental evidence that Ce6 is an allosteric modulator of rhodopsin.     

Measurement of Ibuprofen Binding to Mixed Monolayers Containing β-Cyclodextrin Active Sites

A molecular imprinting method involving a three-step sequential self-assembly procedure was applied to prepare gold electrodes responsive towards ibuprofen. The electrode modified with the cyclodextrin derivative binds ferrocene to form an electroactive complex with the ferrocene oxidation current decreasing in the presence of ibuprofen in the solution. The competition of ferrocene and ibuprofen for the cyclodextrin cavities in the monolayer provided a means for the determination of the binding constants of ibuprofen with two derivatives of lipoylamide β-cyclodextrin of different hydrophobicity.     

毛细管区带电泳法测定4种抗HIV-1活性的化合物与牛血清白蛋白的结合常数

采用毛细管区带电泳紫外检测方法,在pH 8.0、浓度50 mmol/L的磷酸盐缓冲溶液及运行电压15 kV的条件下,测定了4种新合成的具有抗HIV-1活性的化合物(IG3,iso-C3,C3,MC3)与牛血清白蛋白(BSA)相互作用的结合常数。在缓冲溶液中加入不同浓度的BSA,通过测定化合物迁移时间的变化,计算得到了上述4种化合物与BSA的结合常数分别为1.07×104, 1.34×104, 8.51×103和9.45×103 L/mol。该方法简单、快捷,可用于研究结合比为1∶1的小分子与生物大分子的     

In Vitro Binding of Furadan to Bovine Serum Albumin

Under physiological conditions, the interaction between furadan (FRD) and bovine serum albumin (BSA) was investigated by spectroscopy including fluorescence emission, UV-visible absorption, scattering, circular dichroism (CD) spectra, synchronous and three-dimensional fluorescence spectra. The observed binding constant K _b and the number of binding sites n were determined by the fluorescence quenching method. The distance r between donor (BSA) and acceptor (FRD) was obtained according to the Förster theory of non-radiation energy transfer. The enthalpy change (ΔH ^θ ), Gibbs energy change (ΔG ^θ ) and entropy change (ΔS ^θ ) at four different temperatures were calculated. The process of binding was proposed to be a spontaneous process since the ΔG ^θ values were negative. The positive ΔS ^θ and ΔH ^θ values indicated that the interaction of FRD and BSA was driven mainly by hydrophobic interactions. The addition of FRD to BSA solutions leads to enhancement in scattering intensity, exhibiting the formation of an aggregate in solution. CD spectra, synchronous and three-dimensional fluorescence spectra were used to measure the structural change of BSA molecules with FRD present.     

Bcl-2蛋白与Bcl-xL蛋白活性腔比较和底物选择性

Bcl-2蛋白与Bcl-x_L蛋白是Bcl-2蛋白家族抗凋亡亚家族最主要的两个成员, 是目前抗肿瘤药物研究很具前景的新靶点. 两者具有类似的结构和功能, 但在很多方面也存在差异, 如高表达的肿瘤谱有所不同; 与其他抗凋亡亚家族成员的结合具有一定的选择性; 在不同凋亡刺激下对细胞的保护作用也有较大差异等. 本文通过对两者的氨基酸序列联配和活性腔结构比较, 表面静电性质的计算和比较, 及对几类底物选择性的研究, 明确了它们活性腔特性的主要差异所在及对底物选择性的影响. 研究结果为理解Bcl-2蛋白与Bcl-x_L蛋白功能差异的分子机制及设计合成具有良好选择性的小分子抑制剂打下了坚实基础.     

芘与人血清白蛋白和牛血清白蛋白结合位点微环境极性的差异

利用芘(Pyr)的微环境极性探针性质, 采用稳态荧光光谱、 荧光共振能量转移技术结合分子对接法, 对比分析了Pyr分别与人血清白蛋白(HSA)和牛血清白蛋白(BSA)作用机制的差异. 结果表明, HSA和BSA中Pyr的I₁/I₃平均值分别为1.36和0.92; Pyr与HSA和BSA的结合常数分别为1.86×10⁷和1.71×10⁵ L/mol; Pyr与HSA和BSA中色氨酸残基表观距离分别为2.37和2.34 nm. Pyr在HSA和BSA中不同的结合位点位于ⅠB子域和ⅠA子域, 其结合位点周围氨基酸残基的极性是影响Pyr I₁/I₃值的主要原因之一. 实验证实Pyr与HSA和BSA结合作用位点处的微环境极性存在差异.     

Synthesis of a Photoaffinity‐Labeled (11Z)‐Retinal: Identification of Retinal/Rhodopsin Cross‐Linked Sites along the Visual‐Transduction Path

The retinal chromophore (11Z)‐3‐diazo‐4‐oxoretinal ( 1 ) with two photo‐labile moieties has been synthesized by semi‐hydrogenation of an 11‐yne precursor with activated Zn in aqueous media. Incorporation of 1 into opsin yielded diazoketo rhodopsin (DK‐Rh), which, upon bleaching, gave rise to intermediates batho‐Rh, lumi‐Rh, meta‐Rh, and meta‐II‐Rh corresponding to those of native Rh but at lower temperatures. Photoaffinity labeling of DK‐Rh and these bleaching intermediates showed that the ionone ring cross‐linked to Trp265 of helix F in DK‐Rh and batho intermediate, and to Ala169 of helix D in lumi, meta‐I, and meta‐II intermediates. These results demonstrate the occurrence of large conformational changes along the visual transduction path, which, in turn, is responsible for activation of the G‐protein.     

A Novel Approach to Magnetic Nanoadsorbents with High Binding Capacity for Bovine Serum Albumin

Magnetic nanoadsorbents using Fe₃O₄ nanoparticles as cores and poly(methyl acrylic acid) (PMAA) as ionic exchange groups were prepared through our novel approach. Two steps were involved in this approach: the first was to functionalize the magnetic nanoparticles (MNPs) with methacrylate double bonds via the combination of ligand exchange and condensation of methacryloxypropyltrimethoxysilane(MPS); the second was to graft PMAA chains onto the surface of MNPs through radical polymerization. The success of the various surface functionalization steps was ascertained using FTIR and XPS. The as‐synthesized PMAA‐coated MNPs were effective in binding bovine serum albumin (BSA) with a high capacity of 1 300 mg · g⁻¹.

     

白色念珠菌N-肉豆蔻酰基转移酶中药物结合位点的MCSS分析

采用多拷贝同时搜寻方法(MCSS)分析得到了CaNMT活性位点的疏水区域、氢键结合位点和负电性区域. MCSS计算结果显示, CaNMT活性位点有两个疏水性比较强的区域: 一个由Tyr107, Tyr109, Val108, Phe117, Phe123, Ala127, Phe176和Leu337等残基组成; 另一个由Phe115, Phe240和Phe339组成. CaNMT活性位点发现有两个氢键作用区域, 其中Tyr119, His227, Asn392和Leu451是与已有抑制剂的氢键结合位点, Tyr107, Asn175, Thr211和Asp412是新发现的氢键结合位点, 而且在NMT家族中高度稳定, 它们对设计新结构类型的CaNMT抑制剂具有重要作用. Leu451是负电性兼氢键作用位点, 是抑制剂设计时所必需考虑的位点.     

猪胰岛素的活力位置的电子结构分析

本文采用负因子计数方法对猪胰岛素分子作了完整分子的量子化学计算,其中对矩阵元的计算采用EHMO方法。我们将前线轨道的概念推广为靠近Fermi能级的能量区域中的分子轨道,将局域于少数氨基酸残基上的前线轨道简称为活性轨道。计算结果表明,猪胰岛素70％的活力敏感位置上局域有活性轨道。对全部结果的分析说明猪胰岛素的活性轨道和生物活力之间存在某些内在联系,但不是一一对应关系;猪胰岛素的三级构象的变化可以引起电子结构的变化;相同种类的氨基酸残基在分子的不同位置上可以有不同的活性轨道能级和轨道分布。