高通量蛋白质结晶及其在药物设计中的应用

针对靶标蛋白质的小分子药物研究中,蛋白质的三维结构起到了非常重要的作用.最近高通量蛋白质结晶的快速发展为蛋白质结构的快速确定和药物先导的发现提供了许多新的机会.本文综述了高通量蛋白质结晶及其在新药设计中应用的最新进展。     

多维离子交换色谱分离和串联质谱鉴定在小鼠肝脏膜蛋白质组分析中的应用

膜蛋白质在变性剂作用下能够较充分地溶解。根据这一特点,我们试图在变性剂溶液中采用串联离子交换色谱法分离小鼠肝脏膜蛋白质。将小鼠肝脏膜蛋白质溶解于含有4 mol/L尿素,20 mmol/L三羟甲基氨基甲烷(Tris)-盐酸缓冲液(pH 9.0)中,用Q-Sepharose FF和Sephacryl S-200HR树脂组成的色谱柱结合大部分溶解的膜蛋白质,然后采用氯化钠线性梯度洗脱蛋白质,分步收集后采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)进一步分离洗脱组分的蛋白质。利用胶内胰蛋白酶消化技术将SDS-PAGE胶内分离的蛋白质降解为相应的肽段,然后以反相高效液相色谱分离和离子阱质谱仪鉴定肽段。根据文献报道和蛋白质的功能分类,在所鉴定的392个蛋白质中有306个可能为膜蛋白质或膜结合蛋白质。蛋白质的疏水性计算表明,GRAVY(grand average of hydropathicity)得分大于或等于0.00的蛋白质有83个。综上所述,我们有理由认为本实验方法基本符合小鼠肝脏膜蛋白质组学研究的要求。     

光散射技术在蛋白质晶体生长研究中的应用和进展

光散射技术广泛应用于生物大分子的晶体生长研究中,它包括静态光散射和动态光散射两种。利用静态光散射可以测定蛋白质溶液渗透的第二维里系数;利用动态光散射可以测定蛋白质溶液的平动扩散系数,获得溶液中蛋白质粒子的流体力学半径及分布情况,分离蛋白质结晶的成核与生长过程,研究大分子的聚集行为和晶体生长的动力学。借助光散射技术可以实现蛋白质晶体生长过程的动态控制。近些年光散射仪器向着小型化、轻便化的方向发展,光散射技术不断得到改进,日益完善,不仅用于地面实验,也应用于空间领域蛋白质晶体生长的研究中。     

关于蛋白质结构的吡嗪肽链学说的讨论

蛋白质是生命的基础。在自然界中,凡能表现生命现象的物质,都含有蛋白质。目前我们深信,蛋白质是一切生物体中新陈代谢和其他生理机能的体现者。由此可见,蛋白质是一类极重要的物质。我们对蛋白质的认识,直接关连着对生命现象本质的认识。不言而喻,对蛋白质的了解,在应用技术上,尤其是在医学上,亦有极大的价值。     

血清和血清外泌体的蛋白质组分析及其在肝内胆管癌中的应用

外泌体是由各种类型细胞在正常或非正常生理情况下分泌释放至细胞外且携带多种生物活性分子的细胞外囊泡,在细胞间通讯和免疫应答等生物过程中发挥着重要作用。肝内胆管癌是一种胆道上皮恶性肿瘤,早期无明显临床症状且生存率较低,目前常用的诊断手段包括依赖于影像设备的诊断方式和灵敏度及特异性较低的诊断标志物等,这些手段的不足对发展新的特异性标志物提出了需求。该文对血清中的外泌体进行了分离和表征,并采用液相色谱-质谱技术针对健康组与肝内胆管癌患者组的血清样本和血清外泌体样本进行了无标记定量蛋白质组学分析,分别从两种类型样本中鉴定并筛选到271和430种可信蛋白质。基于血清样本和血清外泌体样本的可信蛋白质定量表达值进行多维统计分析都能将健康组与肝内胆管癌患者组良好地区分开。对血清样本中鉴定到的蛋白质进行差异蛋白质筛选,肝内胆管癌患者组相对于健康组有15个上调和8个下调蛋白质;对血清外泌体样本中鉴定到的蛋白质进行差异蛋白质筛选,肝内胆管癌患者组相对于健康组有33个上调和18个下调蛋白质;基于两种样本筛选到的差异蛋白质中仅有4个是重复的,且基于血清外泌体样本的51个差异蛋白质中有35个蛋白质属于外泌体蛋白质数据库。针对差异蛋白质进行生物学信息分析,与差异蛋白质相关的分子功能、生物过程和信号通路主要涉及天然免疫反应、炎症反应和凝血等过程。该研究为发现肝内胆管癌的潜在生物标志物和探究肝内胆管癌的发生、发展和转移等过程提供了参考和借鉴价值。此外,通过比较研究发现血清外泌体样本能够获得较多的差异蛋白质和生物学信息,证明了外泌体作为组学分析样本的价值和应用潜力。     

光谱法研究尿素对水溶液中血红蛋白构象的影响

应用荧光猝灭法和动态光散射法测定尿素-水混合溶剂中血红蛋白(Hb)与联苯胺的结合距离和Hb的流体动力学半径. 结合Hb的荧光光谱和吸收光谱, 探讨尿素与蛋白质分子在水溶液中相互作用的机理及其对蛋白质构象的影响. 结果显示, 尿素分子取代水分子在蛋白质周围形成溶剂化层, 并与骨架肽链和亲水侧链形成氢键, 从而积聚在蛋白质分子表面. 尿素分子与蛋白质分子之间的直接相互作用对蛋白质的构象具有复杂的影响, 高浓度的尿素-水混合溶剂破坏蛋白质的构象, 而低浓度的混合溶剂则有利于蛋白质形成更紧密的构象. 在高浓度的尿素-水混合溶剂中, Hb血红素疏水空穴失去原有的三级结构后形成一个与熔球态相类似的结构.     

蛋白质高分子结合体

蛋白质高分子结合体是蛋白质与高分子化合物以特定位置或方式结合的产物。其中,蛋白质(包括酶和多肽)分子中氨基酸残基上的氨基、巯基和羧基是常用的结合位点。本文主要对蛋白质高分子结合体的制备方法进行了综述。聚乙二醇是合成高分子中能够有效改善蛋白质性能的修饰剂,而多糖则是用于制备蛋白质高分子结合体较成功的天然高分子化合物。“点击化学”、活性聚合技术等技术已经被成功应用于蛋白质高分子结合体的制备。某些具有特异结合功能基团的化合物(如金属卟啉、生物素等)与高分子共价结合后也可制备蛋白质高分子结合体。在研究蛋白质高分子结合体制备方法的基础上,近年来开始了这类大分子的自组装行为研究,尤其是对巨型双亲性分子自组装行为的研究,这为设计和构筑先进功能材料提供了新的思路。与高分子化合物的结合是改善蛋白质性能和拓宽蛋白质应用范围的重要技术之一。蛋白质高分子结合体不但可用于生物医药领域,而且在纳米技术和材料科学等领域具有潜在的优势。     

纳米结构蛋白质分子印迹聚合物的研究进展

在生物技术和生命科学等领域常依赖抗体的特异识别作用来实现目标蛋白质的分离、分析和检测。以蛋白质为模板的分子印迹聚合物有望取代这些昂贵的抗体,但交联聚合物网络中大分子的传质限制是蛋白质分子印迹研究中面临的一个重要问题。纳米结构的蛋白质印迹材料具有较高的表面积与体积比及较浅的印迹位点,很大程度上可克服这一问题。本文详细介绍各种纳米蛋白质印迹聚合物的制备方法,分析各自的优势和不足,并简要介绍其应用。     

一种规模化蛋白质组分离和鉴定新方法研究及其应用

建立了一种规模化的蛋白质组分离和鉴定新方法。通过对在生命发育过程中具有重要研究价值的人胎肝线粒体蛋白质组的分离分析，表明与毛细管液-质联用的不同分离方法的组合可以增大检测动态范围和分辨率。研究共鉴定了2977个肽段，归属于915种蛋白质。去除批次间冗余后，鉴定的蛋白质为477种，其中291种为唯一蛋白质，186种为蛋白质簇，144种蛋白质明确定位于人胎肝线粒体中。所鉴定蛋白质的分子量分布范围为7000Da～330000 Da，pI值分布在4．0～11．89，克服了两维凝胶电泳在分子量和pH方面的歧视性问题。实验中发现的蛋白质簇以及确定一种蛋白质需要最少肽段数的问题还需要进一步研究。     

基于多肽的电化学传感器在蛋白质检测中应用的研究进展

生物体内的细胞通常会分泌各种各样的蛋白质,这些蛋白质在生物体中发挥着重要作用,尤其是可被用于诊断各种疾病的发生和发展。多肽具有良好选择性、空间适应能力和识别灵活的特点,可与不同类型的蛋白分子形成非共价键,用于蛋白质的生物检测。将多肽与电化学生物传感器结合用于蛋白质的广谱检测具有良好的发展前景。本文介绍了多肽修饰的电化学传感器在不同蛋白质检测方面的研究进展,分析了待测蛋白质的不同对多肽修饰的电化学传感器分类的影响及其优缺点,提出了基于多肽的电化学传感器在不同蛋白质检测中存在的问题,并展望了其未来发展。     

流动相组成、浓度和pH对蛋白质在金属螯合柱上的保留特性的影响

 系统研究了流动相中盐的性质和浓度、溶液 pH以及竞争配体对蛋白质在金属螯合色谱中保留值的影响。导出了描述蛋白质在金属螯合色谱中保留特征的数学表达式 ,提出用洗脱强度指数ε表征盐溶液的洗脱能力。根据不同色谱条件下蛋白质的保留特性 ,发现蛋白质在金属螯合色谱中的保留是配位、静电和疏水的协同作用。对与蛋白质强结合的金属螯合柱 ,以配位作用为主 ,静电作用为辅 ;对弱结合的金属柱 ,以静电作用为主 ,配位作用为辅。在流动相中加入高浓度非成络盐 ,可增强蛋白质和固定相间的疏水作用。     

富硒螺旋藻光谱特性及其含硒蛋白质组分析

以富硒螺旋藻( Selenium enriched spirulina platensis, Se-SP)为材料,采用红外、紫外-可见吸收光谱分析Se-SP的光谱特征,并利用二维电泳技术(Two-dimensional electrophoresis,2DE)分离、飞行时间质谱(Matrix assisted laser desorption ionization time of flight, MALDI-TOF)鉴定和电感耦合等离子体质谱( Inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)检测硒含量,对Se-SP蛋白质组及其含硒蛋白质分布进行初步鉴定和分析。结果显示,硒对螺旋藻蛋白质组中多种蛋白质表达有一定影响,观察到对捕光色素蛋白如藻蓝蛋白( Phycocya-nin, PC)、别藻蓝蛋白( Allophycocyanin , APC)和 Robisco大亚基及超氧化物歧化酶( Superoxide Dismutase, SOD)等蛋白质具有明显上调作用。硒在Se-SP蛋白质组中存在较为普遍,但分布相对集中在pH 4~7、分子质量14.4~43 kDa的蛋白质中。硒在藻体特定蛋白质中的存在形式还有待深入研究和鉴定。     

聚(2-甲基-2-噁唑啉)在毛细管电泳分离蛋白质中的应用

毛细管电泳作为一种常见的液相分离技术,因其分析速度快、分离效率高、样品消耗量少等特点,在蛋白质分离分析领域有广泛应用。然而,常用的熔融硅毛细管容易吸附蛋白质,导致电渗流不稳定,分离结果重现性变差;此外,商用毛细管电泳中常用的紫外检测器由于光程短,使得毛细管电泳的检测灵敏度往往不能达到低丰度蛋白质的直接分析要求。因此寻找能够阻止蛋白质吸附、同时能够提高检测灵敏度的涂层是毛细管电泳分离分析蛋白质的重要课题之一。聚（2-甲基-2-噁唑啉）（PMOXA）作为一种类肽类亲水性聚合物,具有与抗蛋白质吸附聚合物聚乙二醇类似的亲水性、抗蛋白质吸附性和生物相容性,而且其类肽结构使之具有较聚乙二醇更好的稳定性,因此近年来在生物质传递、药物载体和阻抗蛋白质吸附等领域得到越来越多的应用。该文主要从两个方面对聚（2-甲基-2-噁唑啉）在毛细管电泳中的应用进行了阐述。一是利用多巴胺作为黏合层将其涂覆在毛细管内壁作为抗蛋白质吸附涂层,这种涂层不仅能成功分离多种蛋白质的混合物（如溶菌酶、细胞色素C、核糖核酸酶A和α-胰凝乳蛋白酶原A）,而且在定量检测奶粉中三聚氰胺、乳铁蛋白的过程中,能阻抗其他蛋白质的非特异性吸附,提高了毛细管电泳对奶粉中三聚氰胺、乳铁蛋白的检测效率。二是将其与具有刺激响应性的聚合物（如聚丙烯酸）构成二元混合刷涂层,在一定的pH和离子强度条件下,涂层可吸附目标蛋白质（如牛血清白蛋白、溶菌酶）,在另一pH和离子强度条件下可将吸附的目标蛋白质全部释放,同时在释放过程中,处于涂层表面的聚（2-甲基-2-噁唑啉）会进一步阻止蛋白质的吸附,释放的蛋白质在电渗流和电泳的双重作用下快速迁移,到达检测器的蛋白质瞬时浓度大大增加,使目标蛋白质得到富集,目标蛋白质的检测信号得到放大,从而达到了提高低丰度蛋白质检测灵敏度的目的。此外,该文还对聚（2-甲基-2-噁唑啉）在毛细管电泳分离蛋白质中的未来发展趋势进行了展望。     

蛋白质中氨基酸残基和肽片段间的特异识别研究

本文从蛋白质晶体数据库中选取了125种非同源蛋白质,对其平行和反平行相互作用肽片段中残基间的亲和性进行了统计分析,得到了氨基酸残基和肽片段间的配对规律.本文所报道的残基间配对亲和性可用于蛋白质的折叠计算、结构预测和蛋白质工程实验设计中.     

基于M13噬菌体展示单链抗体文库的新型蛋白质均衡器的研制及其在肾病患者尿蛋白分析中的应用

通过将展示单链抗体(scFv)文库的M13噬菌体固定于冷凝胶整体柱表面制备了一种新型蛋白质均衡器。由于展示的scFv片段具有种类多、数目大以及与蛋白质结合的特异性强等优点,因此其非常适合用于复杂蛋白质样品的预处理。将肾病患者尿蛋白在平衡器上反复上样5次后,依次使用2 mol/L NaCl、50 mmol/L Gly-HCl(pH 2.5)和凝血酶溶液洗脱与均衡器结合的蛋白质,收集各馏分,并采用串联微柱反相液相色谱-电喷雾质谱进行蛋白质的分离鉴定。与未经均衡器处理的样品相比,鉴定的蛋白质数目由142个提高到396个。此外,凝胶电泳的分析结果显示,在上样流出液中蛋白质的浓度差异明显变小,大量的高丰度蛋白质存在于NaCl洗脱液中。上述结果表明,基于M13噬菌体展示scFv文库的新型蛋白质均衡器能够有效减小样品中蛋白质的浓度差异,有利于发现更多的低丰度蛋白质。     

流动注射光度法测定黄酒中蛋白质的含量和分子量分布

将流动注射技术引入Bradford蛋白质测定法,利用Sepadex G-100凝胶层析柱分离黄酒中的蛋白质,可直接测定蛋白质的含量和分子量分布。成品酒（熟酒）为5．32g/L（6．86g／L）;高分子蛋白质（Fw〉25000）占10．52％（13、08％）;中分子蛋白质（FW：25000～5000）占49、12％（54．12％）;小分子蛋白质（FW〈5000）占40、36％（32、80％）,并得到黄酒中蛋白质含量与分子量分布的曲线谱图,可监控和预测黄酒的品质。     

蛋白质分子荧光探针研究及其应用新进展

人体中多达10万种以上的蛋白质结构,功能千差万别,形成了生命的多样性和复杂性。在分子水平上分析和识别蛋白质对生命科学研究具有重要的理论和实践意义。本文综述了各种蛋白质分子荧光探针在蛋白质分析方面的应用,并展望了此类荧光探针的发展趋势和应用前景。引用文献60篇。     

血清白蛋白与偶氮胂Ⅲ结合反应的分光光度研究

蛋白质是生命的体现者,蛋白质含量的测定在生化、药物、食品及临床分析中有着重要作用。某些生命物质如多肽、酶、蛋白质、激素等的分离提纯更是离不开蛋白质的定量。在蛋白质临床分析中染料结合法有广泛应用。     

基于ICP-MS的蛋白质定量方法*

蛋白质组学已经成为生命科学研究中最为活跃的领域之一。研究蛋白质的生物功能,不但需要高通量的鉴定蛋白质,还需要定量分析动态变化的蛋白质,即定量蛋白质组学研究。蛋白质的定量研究有助于发现新的生物功能,并可以用于疾病的预警和药物靶点的发现。现有的定量蛋白质组学研究主要利用同位素标记结合生物质谱（电喷雾电离质谱ESI-MS,基质辅助激光解吸电离质谱MALDI-MS）技术而实现。近年来电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）作为ESI-MS和MALDI-MS的补充,越来越多地应用于蛋白质的定量分析,特别是蛋白质的绝对定量分析。ICP-MS是检测生物分子中痕量元素的理想工具,具有灵敏度高、动态范围广,不易受基体的影响等优点。本文将讨论基于ICP-MS的分析方法,及其在蛋白质定量分析和免疫分析中的部分成功应用。     

蛋白质相互作用: 界面分析, 结合自由能计算与相互作用设计

蛋白质相互作用在生命活动中起着重要作用. 研究蛋白质间相互作用的本质有助于了解生命活动中这些基本单元的作用. 本文主要综述了近期蛋白质相互作用研究的进展, 包括蛋白质相互作用界面的基本性质, 蛋白质结合自由能的计算方法, 不同相互作用在蛋白质结合/解离中的角色和差异, 以及上述知识在蛋白质相互作用设计中的应用. 蛋白质相互作用界面的特性, 例如界面大小、保守性以及结构的动态性质, 使得具有生物功能的蛋白质相互作用界面区别于非特异性的晶体堆积界面. 生物功能界面的一个重要结构特征是界面上存在着关键残基以及相对独立的相互作用模块. 利用多种方法, 如MM-PBSA、统计平均势以及不同的相互作用自由能模型, 可以在不同的精度上计算蛋白质相互作用自由能. 利用蛋白质相互作用界面的特点, 从不同的角度进行蛋白质相互作用对的设计与改造, 近年来已经有了不少成功的例子, 但还存在着很大的挑战. 我们认为在今后的蛋白质相互作用设计中, 考虑各种因素对蛋白质结合与解离的动力学过程的影响将有助于提高人类控制蛋白质相互作用的能力.