Effect of unfolding on the thickness of the hydration layer of a protein

Properties of water in the hydration layer around a protein is intimately correlated with its function. A knowledge of the thickness of the hydration layer is important to understand its role in guiding the folding-unfolding of the protein. We have performed atomistic molecular dynamics simulations of the folded native and a partially unfolded molten globule structure of the villin headpiece subdomain or HP-36 in aqueous solution to estimate the effect of unfolding on the thickness of hydration layer around different segments of the protein. In particular, several dynamic properties of water around different segments of the folded native and the unfolded structure have been calculated by varying the thickness of the hydration layers. It is found that unfolding of a segment of the protein is correlated with the dynamics of water around it, i.e., within the first hydration layer. The effect of unfolding on water properties has been found to diminish when water molecules present beyond the first hydration layer were included in the calculations.      

Improvement of the relative entropy based protein folding method

The “relative entropy” has been used as a minimization function to predict the tertiary structure of a protein backbone, and good results have been obtained. However, in our previous work, the ensemble average of the contact potential was estimated by an approximate calculation. In order to improve the theoretical integrity of the relative-entropy-based method, a new theoretical calculation method of the ensemble average of the contact potential was presented in this work, which is based on the thermodynamic perturbation theory. Tests of the improved algorithm were performed on twelve small proteins. The root mean square deviations of the predicted versus the native structures from Protein Data Bank range from 0.40 to 0.60 nm. Compared with the previous approximate values, the average prediction accuracy is improved by 0.04 nm. Contributed equally to this work Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 30670497), the Beijing Natural Science Foundation (Grant No. 5072002), and the Specialized Research Foundation for the Doctoral Program of Higher Education (Grant No. 200800050003)     

一种改进型多组分气体的Tikhonov正则化特征光谱提取方法

针对FTIR光谱分析数据计算量大,具有相同基团的多组分混合气体交叉灵敏度过高,以及在线分析过程中基线漂移等问题,提出了一种改进的TR2-1(Tikhonov 2norm-1norm)正则化特征变量提取法。该方法借鉴TR1和TR2模型的基本思想,引入谱线距离和谱线系数绝对值最小化两个约束项来保证所提取特征量的准确度,消除基线漂移所带来的影响,并结合上述两种模型建立了不适定问题的最优化求解通式。该通式有效地克服了经验法和实验法确定正则矩阵和参数所带来的误差。实验以浓度为0.01%~20%的甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷和异戊烷气体为例进行了特征光谱选取。结果表明,对于浓度为0.2%的甲烷气体,其预测误差平方和仅为2.6×10-4,可决系数达到0.959 2,分析准确度高,有效增强了TR正则法的实用性。     

大鼠粪样中几种糖类物质的结构确定

粪样代谢组能够反映宿主和肠道菌群相互作用的共代谢信息,然而粪样中糖类物质的归属信息迄今仍不完善. 该研究使用1D NMR技术检测到大鼠粪样中木糖、阿拉伯糖、半乳糖等单糖以及由阿拉伯糖和木糖组成的寡聚糖. 在使用固相萃取（SPE）方法进行分离富集的基础上,结合使用2D NMR实验技术（¹H-¹H COSY,¹H-¹H TOCSY,¹H-¹³C HSQC,¹H-¹³C HMBC以及DOSY）确定了这些糖类物质的结构,并对其1H NMR和¹³C NMR谱峰进行了归属.     

基于NMR自旋弛豫技术的蛋白质动力学研究

蛋白质的三维结构在很多情况下不能很好地解释其在生理过程中的作用机制. 动力学研究能够获悉蛋白质在不同时间尺度下的内运动信息,建立起动态结构和生物功能的联系. 该文综述了通过NMR自旋弛豫技术研究蛋白质动力学的原理和方法：ps~ns的快运动分析主要采用约化谱密度函数映射和Modelfree方法;μs~ms的慢运动涉及化学/构象交换过程,常借助CPMG和R_1ρ弛豫色散手段. 基于NMR的蛋白质动力学研究,将蛋白质科学从三维空间结构推进到四维时空结构的新层面.     

纳米尺度流动速度计算的新方法

采用流体力学中流量与流速的计算和分子动力学相结合的方法,模拟液态氩在纳米通道内的三维Poiseuille流动和驱动方腔流动,计算流体流速.结果表明:平板形纳米通道内,该方法求得的流速与传统分子动力学方法所求流速基本吻合,可以用该方法计算不同壁面情况下的流速;对于纳米方腔通道内的流体,在不同模型下两种方法计算出的流速分布大致相同,但是其边界速度差别很大,在边界的速度计算方面新方法的精确度更高,收敛速度比传统方法快.     

改进三帧差分算法在移动物体检测中的应用

移动物体监控系统利用检测算法识别监控区域的移动物体,并进行实时异常信息存储,检测算法中的传统三帧差分法中的阈值是固定的,因此重叠部分无法准确检测出来,存在空洞现象,可能发生误判。针对这些问题,对已有的三帧差分法进行改进,结合图像边缘提取和自适应的迭代阈值计算方法来提高移动物体检测的准确性,并对异常信息进行选择性存储,由实验结果可知,应用平台采用改进后的移动物体检测算法,较好的提高了移动物体检测的灵敏度,增强了检测系统的实时性和准确性,若仅存储异常信息,可节省视频存储空间,并在定位异常动态信息时节省查找时间。     

中药提取过程在线紫外动态趋势回归分析及终点判定

随着中药生产行业的转变,中药生产过程现代化成为了必然趋势。而目前由于缺乏有效的在线检测手段,中药生产检测滞后性大,产品质量参差不齐。针对中药提取过程在线监控及终点判定的问题,基于朗伯比尔定律及中药提取动力学方程建立提取液紫外吸光度随时间变化模型,并提出动态分析及终点判断方法, 该方法包括紫外吸光度序列拟合、稳健性分析以及终点计算。以千年健提取过程为例,使用本实验室自主研发的中药提取液在线采样系统进行光谱收集,并对离线样本求取其有效固体物质含量作为参考。分析过程中,首先对实时检测的光谱进行插值及滤波处理,计算230.2～400 nm紫外谱区的吸光度均值并结合前期数据组成吸光度均值序列;随后,进行了该吸光度序列与提取液固体含量之间的相关分析,得到线性相关系数r2=0.9828,证明二者存在较强的线性关系;最终对吸光度均值序列进行动态模型稳健回归及提取终点判定。结果表明：回归过程通过稳健性分析能够充分识别出测量异常点,提高了拟合曲线与原始吸光度的复相关系数,使其达到0.99,并通过终点判定将千年健提取时间由最初人工设定的180 min缩短至122 min。实验证明,紫外在线监控方法实现了提取过程的在线监控及终点判定,对稳定产品质量、提高经济效益具有重要意义。     

微波消解植物灰分与环境土壤中微量元素的ICP-AES方法研究

应用MDS-2002A犁压力自控密闭微波消解样品制备系统,针对研究样品的特性和共性,进行植物灰分和土壤样品相同微波消解条件的研究实验,并采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定其元素的含量.讨论了混合酸体系、混酸配比、固液比和微波消解时间对于样品制备结果的影响.最终的优选方案为A281C2,即微波程序为工步2,混酸配比为6:2:1:1,混合酸体系为HNO3-HCl-HF-HClO4,最高功率消解时间为10 min的条件下,消解结果最佳.在微波消解最佳条件下,进行了方法准确度实验和测量结果重现性实验,该方法经土壤(GBW07401)和植物(GBW07603)国家标准物质验证,所得测试结果的相对误差均在0.00%～7.14%之间,相对标准偏差均在0.87%～5.25%之间.结果表明,微波消解法处理植物灰分和土壤样品,具有快速、简便、节省试剂、消解完全等特点,测定结果的准确度和精密度令人满意.     

燃煤锅炉粉煤灰中痕量元素赋存形态研究

本文运用改进的Tessier法对某燃煤电厂静电除尘器收集的三个电场的粉煤灰进行分级提取(SEE)实验研究.SEE实验将粉煤灰中的重金属分为五个存在形态进行分级提取:水溶态(pH=7),酸溶态(pH=5),氧化物结合态,难还原态及残渣态.试验结果表明,残渣态在ESP除尘器所收集的飞灰中含量占据绝大部分;在容易迁移的离子可交换态和酸溶态中,所研究的痕量重金属元素均呈现出FA1相似文献