蜈蚣毒素多肽RhTx的高效化学合成及复性折叠研究

二硫键的氧化折叠是合成二硫键构象锁定多肽的关键步骤.前人发展的二硫键氧化折叠策略主要有一次氧化折叠、多次氧化折叠和一锅法氧化折叠.目前对三种策略复性效率和收率等的比较性研究较少.分别采用三种氧化折叠策略制备目标蜈蚣毒素多肽RhTx.结果表明,两次氧化折叠策略的分离收率高于一次和一锅法氧化折叠策略,一锅法氧化折叠策略可能会导致较大比例的错误折叠.探索了数十毫克量级RhTx的高效制备方法,为进一步探索RhTx靶向TRPV1的结构机制等研究提供了工具分子.此外,对三种氧化折叠策略进行了系统比较,为二硫键构象锁定多肽的合成提供了参考.     

马氏钳蝎短链神经毒素BmP03的溶液结构的NMR研究

BmP03为从马氏钳蝎中得到的具有钾离子通道阻断活性的短链神经毒素。应用2DNMR实验和分子模拟技术,进行BmP03的溶液结构计算,结果显示BmP03与从蝎毒中得到的其他短链神经毒素具有相似结构。含一个α-螺旋(Cys3-Gly12),两条反平行的β-折叠股(Asn16-Cys19,Cys24-Asn27)。螺旋与折叠股间靠3对二硫键相连,在Asp20到Val23间形成一个二型转角结构。根据BmP03的溶液结构,对其表面电荷对钾离子通道阻断活性的影响进行观察。     

牛胰岛素去折叠过程的高效液相色谱法分析

建立了反相高效液相色谱法动态监测牛胰岛素在二硫苏糖醇存在下去折叠的过程。牛胰岛素在二硫苏糖醇作用下,首先发生构象变化,形成稳定的中间体后进一步断裂分子间的二硫键,形成Ａ链和Ｂ链。去折叠过程通过基质辅助激光解吸附质谱得到了鉴定。     

化学裂解结合生物质谱对多肽二硫键的定位

二硫键是一种与多肽及蛋白质结构和功能密切相关的化学键.当多肽中存在多个半胱氨酸时,形成的二硫键可能会存在多种配对方式.快速且精准地定位多肽中多对二硫键对研究多肽的结构与功能间的关系十分重要.本文开发了一种基于化学裂解和生物质谱的新方法,对利那洛肽中3对二硫键进行了精准定位.通过解析裂解后特异肽段的二级质谱图,确定利那洛肽中3对二硫键的配对方式分别为Cys1-Cys6,Cys2-Cys10和Cys5-Cys13.该方法为二硫键的定位研究提供了新思路.     

双枝芳醚树枝形聚合物构象研究

合成了外围只以一个芘基团修饰、核心为苯胺的双枝芳醚树枝形聚合物Py-[Gn]2-NPh (n＝1～2), 利用分子内电子转移和激基复合物的形成对其折叠构象和折叠程度进行了研究. 二氯甲烷溶液中选择性激发芘基团, 树枝形聚合物Py-[Gn]2-NPh分子内发生从苯胺到芘基团之间的电子转移, 观察到了分子内外围芘基团和核心苯胺基团之间形成激基复合物的发光, 为芳醚树枝形聚合物折叠构象的存在给出了直接实验观察. 二氯甲烷溶液中1～2代Py-[Gn]2-NPh分子内电子转移效率分别为0.87和0.81, 速率常数分别为2.3×108和1.5×108 s－1. 利用电子转移速率常数估算得到1～2代Py-[Gn]2-NPh分子内给、受体之间的距离分别为0.79和0.81 nm, 说明双枝芳醚树枝形聚合物与单枝结构类似, 其外围基团也可以折叠到达分子内部接近核心的位置.     

利用光交联探针研究pH值调控的蛋白-蛋白相互作用

pH值是几乎影响到所有蛋白质分子表面电荷分布和相关结构变化的关键因素,许多蛋白质分子之间的相互作用也受到pH值的调控.近年来,基于非天然氨基酸的光交联探针被广泛应用于捕捉活细胞内的蛋白-蛋白相互作用.然而,由于环境pH值的改变往往导致蛋白质分子结构、带电性质的显著变化,因此现有的非天然氨基酸光交联探针难以实现在极端pH值条件下对相互作用的蛋白质分子的捕获和研究.本文将介绍本课题组新近发展的基于烷基双吖丙啶活性基团的非天然氨基酸光交联探针-DIZPK,通过这一探针,我们成功捕获到大肠杆菌中一种重要的酸性分子伴侣HdeA在膜间质内酸性胁迫过程中的作用对象.在捕获到的HdeA底物中,我们发现了两个膜间质中重要的分子伴侣蛋白：DegP和SurA.通过实验我们证明了在酸性胁迫条件下,DegP和SurA能够被HdeA保护不形成聚集体,并进而在随后的回复中性过程中能够协助HdeA对其他底物进行重折叠.这种不依赖于ATP的分子伴侣间协作模式可能起到了帮助肠道型细菌抵抗酸性胁迫的功能.基于上述实验结果,我们提出了一个＂分子伴侣协同作用＂的模型,用以阐释细菌利用抗酸性分子伴侣提高其在酸胁迫下逃逸的机理.推而广之,在原核和真核细胞中定点引入高可适性的非天然氨基酸光交联探针可广泛适用于在活体内探测众多的由pH值调控的蛋白-蛋白相互作用.     

OmpT在Tween-20胶束中折叠的单分子研究（英文）

本文用单分子探测研究了外膜蛋白OmpT在Tween-20与十二烷基-β-D-麦芽糖苷(DDM)胶束中的折叠。我们制备了单分散的OmpT,观察到OmpT在不同浓度尿素的Tween-20和DDM胶束中的折叠与去折叠。OmpT在Tween-20胶束中形成的折叠态与其在DDM中折叠形成的天然OmpT结构相似,但稳定性和酶活性均低于天然OmpT。与此相比,在Tween-20中OmpA只在低浓度尿素中折叠,OmpC不折叠。荧光相关光谱(FCS)结果表明折叠的外膜蛋白与去垢剂胶束形成复合体。在β桶折叠机器(BAM)复合体存在时,OmpT比OmpA和OmpC的折叠更加高效。三种外膜蛋白在Tween-20和BAM复合体存在下的折叠结果表明,OmpT比OmpA与OmpC更容易折叠。人们猜测不同性质的外膜蛋白与BAM复合体作用的方式不同,本文的研究结果为这种猜测提供了支持。由于Tween-20常被用于防止单分子实验中的非特异性吸附,本文的结果也提醒人们要注意蛋白与Tween-20相互作用对实验结果的影响。     

一种含两对密集二硫键的模拟肽

利用α-芋螺毒素的骨架(CC—C—C)及天然堂皇芋螺毒素的氨基酸组成,设计了一个由11个氨基酸组成的线性短肽NTLCCEGCMCY-COOH.该肽在缓冲溶液中氧化折叠后二硫键只形成一种连接方式[C(1)—C(4),C(2)—C(3)],区别于大部分的α-芋螺毒素的二硫键连接方式[C(1)—C(3),C(2)—C(4)],且该肽具有镇痛活性.这是目前合成的二硫键最密集的α-芋螺毒素样模拟肽,可作为药物分子设计的模板.     

新型桶形芋螺毒素BtIIIB的分离纯化、氨基酸序列测定及二硫键定位研究

采用凝胶色谱、高效液相色谱等方法从栖息于我国南海的桶形芋螺的毒液中纯化出一个新的芋螺毒素BtIIIB.采用氨基酸组成分析、质谱分析和Edman降解测定BtIIIB为15肽,其氨基酸序列为:CCELPCHGCVPCCWP.结构中含有6个半胱氨酸,形成3对分子内二硫键.采用部分还原的方法,分步还原毒素中的二硫键,用氰基化试剂衍生生成巯基,然后在碱性条件下将衍生的产物进行裂解,用MALDI-TOFMS测定裂解后片段的分子量,确定了其二硫键的配对方式为Cys1-Cys13,Cys2-Cys9,Cys6-Cys12的部分交叉式结构,是芋螺毒素中比较特别的配对方式.     

新型桶形芋螺毒素BtⅢB的分离纯化、氨基酸序列测定及二硫键定位研究

采用凝胶色谱、高效液相色谱等方法从栖息于我国南海的桶形芋螺的毒液中纯化出一个新的芋螺毒素BtⅢB.采用氨基酸组成分析、质谱分析和Ednan降解测定BtⅢB为15肽,其氨基酸序列为:CCELPCHGCVPCCWP.结构中含有6个半胱氨酸,形成3对分子内二硫键.采用部分还原的方法,分步还原毒素中的二硫键,用氰基化试剂衍生生成巯基,然后在碱性条件下将衍生的产物进行裂解,用MALDI-TOF MS测定裂解后片段的分子量,确定了其二硫键的配对方式为Cys1-Cys13,Cys2-Cys9,Cys6-Cys12的部分交叉式结构,是芋螺毒素中比较特别的配对方式.     

新型桶形芋螺毒素BtIIIB的分离纯化、氨基酸序列测定及二硫键定位研究

采用凝胶色谱、高效液相色谱等方法从栖息于我国南海的桶形芋螺的毒液中纯化出一个新的芋螺毒素BtIIIB．采用氨基酸组成分析、质谱分析和Edman降解测定BtIIIB为15肽, 其氨基酸序列为: CCELPCHGCVPCCWP．结构中含有6个半胱氨酸, 形成3对分子内二硫键．采用部分还原的方法, 分步还原毒素中的二硫键, 用氰基化试剂衍生生成巯基, 然后在碱性条件下将衍生的产物进行裂解, 用MALDI-TOF MS测定裂解后片段的分子量, 确定了其二硫键的配对方式为Cys¹-Cys¹³, Cys²-Cys⁹, Cys⁶-Cys¹²的部分交叉式结构, 是芋螺毒素中比较特别的配对方式．     

多方法组合分析脲诱导的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶去折叠和重折叠过程的构象转化

以变性和非变性电泳、体积排阻色谱、内源荧光发射光谱、荧光相图、荧光猝灭以及活性测定等组合分析方法,研究了脲诱导的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程。结果表明,在脲诱导的芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程中,芽孢杆菌α-淀粉酶分子始终以单分子形式存在,不会形成分子间的聚集体或聚集体沉淀。当变性液或复性液中脲浓度约为4.0mol/L时,芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程中均出现一个部分折叠中间体,两个过程均符合"三态模型"。脲诱导的芽孢杆菌α-淀粉酶分子重折叠过程的复性曲线几乎与芽孢杆菌α-淀粉酶分子去折叠过程的残余活性率曲线重合。通过这些结果,并结合盐酸胍诱导的芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程,推断脲和盐酸胍诱导的芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程分别是相互可逆的。     

非酰胺类共轭分子的折叠

本文综述了几类人工合成的非酰胺类共轭分子为单元的寡聚体和聚合物的构象调控策略,运用超分子化学手段构建有序二级结构.主要介绍刚性的苯乙炔及其并入杂环或金属Pt等的共轭体系的折叠,三氮唑以及与三氮唑杂交的结构的折叠,富电子供体分子与缺电子受体分子相互作用形成折叠结构,自由基二聚形成折叠,以及芳香堆积产生的折叠.这些折叠过程可形成螺旋、发夹、片层、双螺旋等多种二级结构形式.     

苝二酰亚胺衍生物/三联吡啶铂配合物超分子在G-四链体检测中的应用

合成了3种三联吡啶铂(Ⅱ)配合物(Pt1、Pt2、Pt3)和两种苝二酰亚胺衍生物(PDI1、PDI2),构建了三联吡啶铂配合物/苝二酰亚胺衍生物超分子体系。所得超分子体系可作为"turn-on"型荧光传感器用于检测c-myc G-四链体。三联吡啶铂配合物可通过电子转移作用猝灭苝二酰亚胺的荧光,利用最小二乘法求得三联吡啶铂配合物与PDIs的结合常数为5.57×104~5.28×106 L/mol。加入G-四链体后,三联吡啶铂配合物/苝二酰亚胺超分子发生解离,苝二酰亚胺衍生物的荧光得到恢复。在Pt2/PDI2体系中加入1.5μmol/L c-myc G-四链体可使其荧光增强63倍。在c-myc的浓度为25nmol/L~1.0μmol/L范围内,Pt2/PDI2超分子体系荧光增强(F/F0)与c-myc的浓度呈良好的线性关系(R2=0.995),检测限为1.37nmol/L,表明Pt2/PDI2超分子体系可用于检测c-myc序列DNA。     

单分子荧光成像研究凝血酶核酸适体的折叠

通过对固定在表面的TMR标记凝血酶核酸适体进行单分子荧光成像, 在单分子水平上研究了凝血酶核酸适体的折叠. 在有K+存在的条件下, 核酸适体分子与K+结合后发生折叠, 形成G四分体结构, 使得TMR靠近富含鸟嘌呤的G四分体, 并与鸟嘌呤发生电子转移, 从而导致TMR荧光强度降低. 根据TMR的单分子荧光强度观察到不同K+浓度下核酸适体在折叠和无规卷曲两种状态下的分布. 结果表明, 可利用电子转移引起的荧光强度变化在单分子水平上研究核酸适体构象变化, 这一新方法的建立是对常用的单分子荧光共振能量转移(FRET)法的重要补充.     

C120异构富勒烯分子的AM1半经验量子化学研究

以哑铃状2C60聚合体、花生壳状2C60聚合体以及C120富勒烯分子为研究对象,采用AM1半经验量子化学方法,计算了3种C120异构富勒烯分子的几何构型、电子结构、分子能量、疏水常数、极化率与偶极矩;然后,根据计算结果,分析对比了3种C120异构体分子的化学稳定性与物理化学特性.研究结果表明,3种C120分子的形成均为吸热反应,它们的稳定性排序为:C120富勒烯>花生壳状2C60>哑铃状2C60分子.     

盐酸胍诱导的变性卵清溶菌酶分子重折叠过程及其各稳定构象态的分布和过渡

采用变性和非变性电泳、 高效凝胶排阻色谱、 内源荧光发射光谱和荧光相图以及生物活性测定等方法, 研究了盐酸胍诱导的变性卵清溶菌酶分子的重折叠过程及此过程中卵清溶菌酶分子各稳定构象态的分布和过渡. 结果表明, 当复性液中盐酸胍浓度分别约为5.0和2.4 mol/L时, 变性卵清溶菌酶分子的重折叠过程各存在1个稳定折叠中间态, 重折叠过程符合"四态模型". 在卵清溶菌酶分子四态重折叠过程基础上, 结合盐酸胍与卵清溶菌酶分子之间的缔合-解离平衡, 给出了一个定量描述变性剂诱导的蛋白质分子复性过程中蛋白质分子复性率随溶液中变性剂浓度变化的方程. 该方程包含2个特征折叠参数, 一个是蛋白质分子从一个稳定构象态过渡到另一个稳定构象态的热力学过渡平衡常数k; 另一个是在此过程中平均每个蛋白质分子所结合的变性剂分子数目m. 通过这2个特征折叠参数能够定量描述盐酸胍诱导的变性卵清溶菌酶完全去折叠态、 折叠中间态和天然态分子随复性液中盐酸胍浓度变化的分布和过渡情况.     

半选择性氧化形成三对二硫键合成利那洛肽

利用Fmoc固相合成策略,Wang树脂为载体,使用三苯甲基(Trt)和乙酰胺甲基(Acm)保护基的半胱氨酸合成了3条[4 Trt+2 Acm]和3条[2 Trt+4 Acm]利那洛肽的线性前体化合物.在此基础上,采用半选择性氧化策略合成含有三对二硫键的利那洛肽.首先使用含三氟乙酸(TFA)的裂解剂脱除线性前体肽中半胱氨酸的Trt保护基,并使用氯化血红素催化氧化半胱氨酸自由巯基形成二硫键.下一步使用Ph S(O)Ph/CH3Si Cl3试剂体系脱除剩余保护半胱氨酸的Acm保护基,并同时形成二硫键.使用这种策略,在6条线性前体肽中,有3条可以得到利那洛肽,转化率分别为71.9%、31.5%、81.4%.通过分析6条线性前体肽中二硫键形成的先后顺序对目标产物生成的影响,发现二硫键Cys5-Cys13的形成对利那洛肽的氧化折叠非常关键,在选择性氧化合成利那洛肽时应当优先形成这对二硫键.     

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.     

聚合硫化碳的稳定性和聚合活性

聚合硫化碳是集分子自组装、聚合硫化碳导体和半导体、非线性光学、化学活性中间体等多功能于一体的一类新型无机物.根据分子结构演变规律,在MPW1PW(91)/(6)-311G(d)水平上,设计CmSm+22-系列硫化碳分子的结构,计算其电子性质,得到了分子稳定化能与碳原子数之间所服从的线性关系,其中相关系数γ=0.9995,即每增加一个C2S2单元,稳定化能按线性关系ES=–0.221479–0.337059m降低,据此预测了部分聚合分子属稳定的聚合体.经原子轨道NBO布居数和共振结构计算分析,共轭π轨道的存在,是硫化碳聚合体稳定存在的原因,也是分子自组装、导电功能的结构基础.两端C2S2结构单元的化学活泼性和负电性预示,CmSm+22-硫化碳分子具有进一步聚合的活性,其独立负离子也易与各种基团结合形成稳定的化合物.