上海药物所蛋白质折叠计算模拟研究取得进展

在生物体系中,蛋白质通过折叠成特定的三维结构发挥功能。这种折叠过程可能受到不同因素的影响,如配体结合、聚合状态等。充分理解蛋白质折叠过程对于药物分子设计、蛋白质突变所导致致病机理的预测、深入了解细胞功能以及进化都至关重要。大规模计算机模拟有潜力从原子水平捕捉整个蛋白系统的动态过程,但是对于现在的计算条件而言,要达到生物相关的时间模拟尺度仍是一个非常大的挑战。 近年来,马尔科夫状态模型(Markov State Model,MSM)方法在蛋白质折叠研究方面得到了广泛应用。马尔科夫模型方法的优势在于它能够从很多短的模拟中获取长时动力学特征,可以不需要事先定义反应坐标,从而避免了对整个动力学性质的简化或者偏差。中国科学院上海药物研究所蒋华良课题组发展了基于统计分析的自适应取样方法,通过把这些短的、局部有交叉的轨迹联系起来,构建一个蛋白构象转换的全局模型。该方法可以有效地提高所建模型的效率和精确度。与传统方法相比,这种马......阅读全文

上海药物所蛋白质折叠计算模拟研究取得进展

  在生物体系中,蛋白质通过折叠成特定的三维结构发挥功能。这种折叠过程可能受到不同因素的影响,如配体结合、聚合状态等。充分理解蛋白质折叠过程对于药物分子设计、蛋白质突变所导致致病机理的预测、深入了解细胞功能以及进化都至关重要。大规模计算机模拟有潜力从原子水平捕捉整个蛋白系统的动态过程,但是

简述突触核蛋白错误折叠

  研究发现α-突触核蛋白正常、错误折叠及其寡聚化之间存在动态平衡,当这种平衡被打破后原纤维迅速聚集成大分子、不溶性的细纤维;α-突触核蛋白在不同的影响因素下会表现出许多种形态,包括舒展态、溶解前球型态、α-螺旋态(膜结合),β-片层态、二聚体态、寡聚体态、以及不可溶的无定型态和纤维态;α-突触核蛋

蛋白质折叠的过程

主要结构蛋白质的主要结构及其线性氨基酸序列决定了其天然构象。特定氨基酸残基及其在多肽链中的位置是决定因素,蛋白质的某些部分紧密折叠在一起并形成其三维构象。氨基酸组成不如序列重要。然而,折叠的基本事实仍然是,每种蛋白质的氨基酸序列都包含指定天然结构和达到该状态的途径的信息。这并不是说几乎相同的氨基酸序

什么是蛋白质折叠?

蛋白质折叠是物理过程,通过该蛋白链获得其天然 的三维结构中,构象即通常生物功能,以迅速和可再现的方式。这是一个物理过程,多肽从一个随机的线圈中折叠成其特征和功能性三维结构。当从mRNA序列翻译成氨基酸的线性链时,每种蛋白质都以未折叠的多肽或无规卷曲的形式存在。该多肽缺乏任何稳定的(持久的)三维结构。

利用小分子极性光切割测定G四重折叠结构的构象

动物所利用小分子极性光切割footprinting测定G-四重折叠结构的构象   基因组中可以形成G-四重折叠结构的序列分布非常广泛,这些结构对诸如癌基因表达的影响使得其成为药物治疗的可能靶点。研究生理条件下基因组双链DNA中的G-四重折叠结构的结构对寻找和设计靶向药物具有非常重要的指导意

蛋白质折叠的主要结构

蛋白质的主要结构及其线性氨基酸序列决定了其天然构象。特定氨基酸残基及其在多肽链中的位置是决定因素,蛋白质的某些部分紧密折叠在一起并形成其三维构象。氨基酸组成不如序列重要。然而,折叠的基本事实仍然是,每种蛋白质的氨基酸序列都包含指定天然结构和达到该状态的途径的信息。这并不是说几乎相同的氨基酸序列总是相

PNAS:药物伴侣修正蛋白错误折叠

  Oregon Health & Science大学的研究人员在小鼠中展示了一项革命性的新技术,该技术将有望治疗蛋白错误折叠所引起的多种人类疾病,例如囊性纤维化、白内障和阿尔茨海默症等。文章发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。   基因突变会使蛋白分子发生错误折叠,这些蛋白仍然保有功能,

蛋白质在缺氧时折叠

蛋白质通常由成百上千个独立的部分组成,即氨基酸。它们像链条上的链环一样连接在一起。然而,蛋白质分子不能像长丝一样来回摆动。因此,每一件作品在创作过程中都以自己独特的方式折叠起来。对于从细胞外释放或运输到细胞内储存的蛋白质,这种折叠发生在细胞的一个特定位置:内质网(ER)。这里,在蛋白质折叠过程中相互

PNAS:新探针量化细胞内折叠和错误折叠蛋白水平

  美国Scripps研究所(TSRI)的科学家发明了一种小分子折叠探针,可在不同条件下量化细胞内正常折叠的功能性蛋白,以及疾病相关的错误折叠目的蛋白。   科学家们长期以来都需要更好的工具在细胞内进行这种测量,因为蛋白质错误折叠是组织损伤的一个主要原因。以过多蛋白错误折叠为特征的疾病,折磨着全球

简述蛋白质折叠的生长模型

  根据这种模型,肽链中的某一区域可以形成“折叠晶核”,以它们为核心,整个肽链继续折叠进而获得天然构象。所谓“晶核”实际上是由一些特殊的氨基酸残基形成的类似于天然态相互作用的网络结构,这些残基间不是以非特异的疏水作用维系的,而是由特异的相互作用使这些残基形成了紧密堆积。晶核的形成是折叠起始阶段限速步

Cell:瓦解错误折叠蛋白的新武器

  蛋白质发生错误折叠,导致变形的蛋白无法执行正常功能,是诸如肌萎缩侧索硬化症(ALS)、阿尔茨海默氏症、帕金森病等脑病形成的关键。当前,还没有办法来逆转蛋白质错误折叠   来自宾夕法尼亚大学Perelman医学院的生物化学和生物物理学副教授James Shorter博士,现在找到了一种可能的

展望蛋白质折叠的未来前景

  包涵体复性  ▲利用DNA重组技术可以将外源基因导入宿主细胞。但重组基因的表达产物往往形成无活性的、不溶解的包涵体。折叠机制的阐明对包涵体的复性会有重要帮助。  蛋白质  ▲DNA重组和多肽合成技术的发展使我们能够按照自己的意愿设计较长的多肽链。但由于我们无法了解这一多肽将折叠为何种构象,从而无

关于蛋白质折叠的研究概况

  在生物体内,生物信息的流动可以分为两个部分:第一部分是存储于DNA序列中的遗传信息通过转录和翻译传入蛋白质的一级序列中,这是一维信息之间的传递,三联子密码介导了这一传递过程;第二部分是肽链经过疏水塌缩、空间盘曲、侧链聚集等折叠过程形成蛋白质的天然构象,同时获得生物活性,从而将生命信息表达出来;而

四半胱氨酸探测β折叠蛋白结构

(封面图片:科学家发现四半胱氨酸单位可以作为β折叠蛋白的结构探测器使用。封面图为FIAsH标记的大肠杆菌细胞荧光显微图,图中的紫色部分为细胞视黄醇结合蛋白,半胱氨酸用黄色小球表示。)   监控蛋白会在各种复杂的环境中发生蛋白折叠,如细胞内部,而当存在结构敏感的光谱信号的时候,以上折叠过程就将

绘制蛋白折叠过渡状态的能级图谱

Rice大学物理学家最近获得了一种研究蛋白折叠详细过程的新途径,可用于探测折叠过程需要多少能量,在蛋白折叠科学领域有广泛的应用性。由于发现阿尔茨海莫氏症、帕金森氏症等疾病与蛋白的错误折叠有重要相关性,因此蛋白折叠科学在过去的十年中积累了大量数据。这一成果将刊登于最新一期《Physical Revie

关于蛋白质折叠的基本介绍

  蛋白质折叠(Protein folding)是蛋白质获得其功能性结构和构象的过程。通过这一物理过程,蛋白质从无规则卷曲折叠成特定的功能性三维结构。在从mRNA序列翻译成线性的肽链时,蛋白质都是以去折叠多肽或无规则卷曲的形式存在。  结构决定功能,仅仅知道基因组序列并不能使我们充分了解蛋白质的功能

蛋白质的新生肽链的折叠

近年来,对蛋白质的新生肽链在体内的折叠研究已成为一个热点,发现了许多帮助肽链折叠的蛋白质,其中有些有利于二硫键的交换和配对(二硫键异构酶)与脯氨酰参与的肽键的异构化(肽基脯氨酰异构酶),还有一大类被称为蛋白质伴侣。后者的主要特点是能和疏水性的肽段结合,一方面避免肽链因疏水作用而聚集,另一方面帮助新生

蛋白质折叠的细胞密码破解

  人们通常认为,疾病是由异物(细菌或病毒)入侵人体引起的,但影响人类的数百种疾病,其实是由细胞蛋白质生成错误引起的。美国马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的团队最近利用尖端技术,破解了基于碳水化合物的代码,该代码控制某些蛋白质的正常形状,而正常的蛋白质形状才能使人体保持健康。研究发表在最新一期《分子细胞

蛋白质折叠的驱动力

折叠是一种自发过程,主要由疏水相互作用,分子内氢键的形成,范德华力引导,并且与构象熵相反。折叠的过程通常始于共翻译,使N末端的蛋白质的开始而折叠C-末端的蛋白质的部分仍然被合成由核糖体; 但是,蛋白质分子在生物合成过程中或之后可能会自发折叠。这些大分子可能被视为“自身折叠”,其过程还取决于溶剂(水或

关于蛋白质折叠的意义介绍

  蛋白质折叠机制的阐明将揭示生命体内的第二套遗传密码,这是它的理论意义。蛋白质折叠的研究,比较狭义的定义就是研究蛋白质特定三维空间结构形成的规律、稳定性和与其生物活性的关系。在概念上有热力学的问题和动力学的问题;蛋白质在体外折叠和在细胞内折叠的问题;有理论研究和实验研究的问题。这里最根本的科学问题

关于蛋白质折叠病的介绍

  蛋白质分子的氨基酸序列不发生改变,只是其结构或者说构象有所改变也能引起疾病,称为“构象病”,或称“折叠病”。  疯牛病由Prion蛋白质的感染引起,这种蛋白质也可以感染人而引起神经系统疾病。在正常机体中,Prion是正常神经活动所需要的蛋白质,而致病Prion与正常Prion的一级结构完全相同,

未正确折叠蛋白介导的细胞凋亡

在真核生物体内,为正确折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)是细胞对抗内质网应激的一种重要的自我保护机制。当细胞中出现长时间或高强度的UPR时,三种内质网上的跨膜蛋白PERK、IREI、ATF6在发挥修复作用的同时,也可以同时启动由ERS介导的三种细胞凋亡途径。P

蛋白质三级机构(空间结构)预测-从头预测法

H-P模型是基于三种简化的,即蛋白质中各个氨基酸残基的α碳原子都位于二维网格或三维网格的格点上,疏水作用是蛋白折叠中唯一的重要因素,同时通过计算疏水残基接触的数目代替构象的能量计算。虽然这样的处理非常简单,但是,通过H-P模型的计算分析,能够发现蛋白质折叠的一些机制。如果在蛋白质模型中取消氨基酸定位

构象异构体的分子链构象

晶体中的高分子链构象晶体中的分子链构象有螺旋形构象、平面锯齿形构象等。1、两个原子或基团之间距离小于范德华半径之和时,将产生排斥作用。2、分子链在晶体中的构象,取决于分子链上所带基团的相互排斥或吸引作用的情况。3、有规立构高分子链在形成晶体时,在条件许可下总是尽量形成时能最低的构象形式。4、基本结构

包涵体蛋白溶解后的重折叠实验

实验步骤 一、常规操作方案 下面这个典型流程对许多蛋白质都有很好的效果。本 操 作 方 案 是 根 据 N g u y e n 等(1993)首先开发的方案改编而成,并用于冷泉港蛋白质纯化与鉴定课程的不溶性重组蛋白纯化部分(Bu

蛋白质折叠的分子伴侣的介绍

  1978 年,Laskey 在进行组蛋白和DNA 在体外生理离子强度实验时发现,必须要有一种细胞核内的酸性蛋白———核质素(nucleoplasmin) 存在时,二者才能组装成核小体,否则就发生沉淀。据此Laskey 称它为“分子伴侣”。分子伴侣是指能够结合和稳定另外一种蛋白质的不稳定构象,并能

概述蛋白质复性的折叠机制

  为了有的放矢地开发辅助蛋白质复性的技术,研究工作者纷纷开展了对蛋白质折叠机制的探讨。有两种不同的假设:一种假设认为,肽链中的局部肽段先形成一些构象单元,如α螺旋、β折叠、β转角等二级结构,然后再由二级结构单元的组合、排列,形成蛋白质三级结构;另一种假设认为,首先是由肽链内部的疏水相互作用导致一个

包涵体蛋白溶解后的重折叠实验

实验步骤一、常规操作方案下面这个典型流程对许多蛋白质都有很好的效果。本 操 作 方 案 是 根 据 N g u y e n 等(1993)首先开发的方案改编而成,并用于冷泉港蛋白质纯化与鉴定课程的不溶性重组蛋白纯化部分(Burgess and K n u t h , 1996)。其他类似的流程也可能

PNAS:揭开跨膜蛋白折叠的神秘面纱

  最近,美国莱斯大学的科学家们,以研究球状蛋白质的相同方法,成功地分析了跨膜蛋白折叠。  莱斯大学理论生物学家Peter Wolynes及其研究小组,应用他的能量全景图理论(energy landscape theory)来预测很难观察的蛋白质,因为它们主要在细胞膜内生存和起作用。他表示,该方法可

蛋白质折叠的框架模型的介绍

  框架模型[4] 假设蛋白质的局部构象依赖于局部的氨基酸序列。在多肽链折叠过程的起始阶段,先迅速形成不稳定的二级结构单元; 称为“flickering cluster”,随后这些二级结构靠近接触,从而形成稳定的二级结构框架;最后,二级结构框架相互拼接,肽链逐渐紧缩,形成了蛋白质的三级结构。这个模型