芥子酸和米糠谷蛋白非共价相互作用的分子机制研究

为探究芥子酸（sinapic acid,SA）与米糠谷蛋白（rice bran glutelin,RBG）的非共价相互作用的动态过程及其分子机制,本文利用荧光光谱法表征了荧光猝灭机制、结合位点数及热力学参数,并进一步通过分子对接结合分子动力学模拟解析了SA与RBG相互作用的动态过程和分子机制。结果表明,SA以静态猝灭的方式猝灭RBG蛋白的内源荧光形成复合物,结合位点数约为1。两者的结合是自发行为,疏水相互作用是主要驱动力。分子对接发现RBG上存在5个潜在结合位点。进一步的分子动力学模拟表明SA不仅稳定结合在C2位点,而且表现出最低的结合自由能,是最可能的结合位点。蛋白质回旋半径、均方根位移和均方根偏差分析进一步证实了SA与RBG结合的稳定性。结合自由能分解和相互作用分析从蛋白和小分子结构两个角度揭示了6个关键氨基酸（Ile131、Ile90、Gln261、Trp149、Tyr151及Tyr102）和SA的甲氧基对SA与RBG的结合具有重要作用。研究结果为SA-RBG复合物作为功能性食品配料的应用开发提供了理论基础。     

基于分子对接技术模拟预测复明片对M胆碱受体的作用

【目的】采用分子对接技术模拟预测复明片与M胆碱受体的作用关系。【方法】建立复明片活性成分数据库,采用Autodocking vina等软件,以M胆碱受体蛋白激动剂IX0作为配体,建立M胆碱受体蛋白的活性位点,对复明片中活性成分进行分子对接模拟预测。【结果】以自带配体IX0(-6.5 kcal/mol)为阈值,复明片中共有217种成分与M胆碱受体蛋白对接亲和力在阈值之上。复明片中活性成分主要作用于以ALA-194、ASN-108、ASN-404、ASP-103、CYS-429、PHE-195、SER-107、TRP-155、TRP-400、TYR-403、TYR-426、TYR-430、VAL-111等氨基酸残基组成的活性位点。【讨论】复明片中活性成分与M胆碱受体蛋白能够成功进行分子对接,其对接位点信息有助于研究复明片活性物质与M胆碱受体的作用机制的阐释及发现新型抗青光眼药物提供参考。     

棒曲霉素生物合成及分子调控研究进展

棒曲霉素是由青霉、曲霉和丝衣霉等丝状真菌产生的一类有毒的次级代谢产物,可对人类健康造成严重威胁。本文从棒曲霉素生物合成途径、生物合成相关基因及编码酶、分子调控等方面分别进行阐述,其中生物合成由棒曲霉素基因簇(Pat)所决定,包括15个基因(PatA～PatO),分别编码参与合成途径相关的催化酶、转录因子和转运蛋白等。反应起始于一分子乙酰辅酶A和三分子丙二酰辅酶A所合成的6-甲基水杨酸,其经脱羧、羟化后生成龙胆醛,再经一系列反应后转化成异环氧菌素、叶点霉素、E-ascladiol,并最终生成棒曲霉素。生物合成途径不但受到编码催化酶的关键基因、特异性转录调控因子(PatL)、全局性调控因子(LaeA、CreA、AreA)、pH值依赖性调控因子(PacC)和光调控因子(VeA、VelB)等的调控,还受到宿主自身因素的影响。本文旨在为谷物、蔬菜、水果及其制品中棒曲霉素防控和脱除提供理论参考。     

刺梨乙醇提取物对黄嘌呤氧化酶的抑制作用及分子作用机制

以刺梨果实为原料提取刺梨乙醇提取物,利用超高效液相色谱串联质谱(UHPLC-ESI-HRMS/MS)分析刺梨乙醇提取物的主要成分,测定其体外黄嘌呤氧化酶(XOD)的抑制率,并采用分子对接和分子动力学模拟研究其主要成分的可能分子作用机制。结果表明：刺梨乙醇提取物中主要包含有机酸类、多酚类、黄酮类、萜类等化合物,其中刺梨苷2和(-)儿茶素是含量最丰富的成分,分别占干物质总质量的19.64%和8.83%;刺梨乙醇提取物对XOD具有较好的抑制作用,半抑制浓度(IC₅₀)为8.17μg/mL;在刺梨乙醇提取物含量较高的成分中,(-)儿茶素与XOD的对接活性较高,分子动力学模拟表明其能通过范德华力、氢键等与XOD多个氨基酸残基相互作用,形成构象稳定的复合物,抑制XOD的活性位点。     

曲霉N1-14’高产L-苹果酸相关基因的克隆与分析

为了解曲霉(Aspergillus sp.)N1-14’的高产L-苹果酸(LMA)机制,提取其总DNA作模板,设计同源引物扩增包含丙酮酸羧化酶基因(pyc)和苹果酸脱氢酶基因(mdh)全长的片段并测序,再参考测序结果找到丙酮酸羧化酶(PYC)和苹果酸脱氢酶(MDH)的编码区,设计引物从N1-14’总cDNA扩增出其编码序列并通过TA克隆测序。测序结果显示pyc基因编码区长3582 bp,编码1193aa,分析结果显示PYC氨基酸序列在曲霉属内相当保守,同源性高达90%以上,其中N1-14’在两个保守位点出现突变,833位的A位于一个环区和1022位的F位于α-螺旋中部,可能与其高产酸活性相关;mdh编码区全长1023 bp,编码340aa。MDH氨基酸序列高度保守,突变株同样有两个保守区出现氨基酸点突变,且两点均出现在α-螺旋区域。本试验主要克隆两个曲霉N1-14’产L-苹果酸通路关键酶基因,分析其种属的特异性及预测特异氨基酸位点的功能,为继续探究N1-14’的高产LMA机制及相应的基因工程改造提升产酸水平奠定基础。     

黑木耳多糖与乳清分离蛋白分子间作用力的研究

目的 研究黑木耳多糖与乳清分离蛋白分子间的作用力。方法 本研究利用化学键解离剂处理黑木耳多糖-乳清分离蛋白复合物,通过可见光吸收光谱、傅里叶红外光谱、荧光光谱技术检测其浊度及二级、三级结构变化,分析维系该复合物的主要作用力,并利用离子交换色谱进行单糖组成成分分析,结合分子对接技术预测其结合位点。结果 浊度结果表明,氢键和疏水相互作用是维持复合物稳定的主要作用力;红外光谱、荧光光谱检测发现,尿素、十二烷基硫酸钠的添加改变了复合物的二级和三级结构,再次证明复合物间的主要作用力为氢键和疏水相互作用;黑木耳多糖的单糖成分主要为甘露糖(63.4%);分子对接结果显示,甘露糖主要通过氢键与乳清分离蛋白的组氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、色氨酸等氨基酸残基结合。结论 本研究揭示了黑木耳多糖通过氢键及疏水相互作用与乳清分离蛋白结合,并预测结合位点在组氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、色氨酸等氨基酸残基处,研究结果为黑木耳多糖-乳清分离蛋白复合物在酸性环境中的应用提供了理论基础。     

干酪乳杆菌细菌素的抗菌机制分析

目的：分析和预测干酪乳杆菌细菌素基因及其编码蛋白的分子结构和理化性质,明确细菌素的抗菌机制。方法：利用生物信息学软件进行细菌素编码蛋白的结构预测和功能分析,采用氨基酸定点突变技术对预测的氨基酸位点进行点突变,检测突变体的抗菌活性。结果：干酪乳杆菌细菌素（LacA和LacB）属于热稳定、分泌信号肽的跨膜蛋白,LacA蛋白存在典型的抗菌结构域GxxxG,构建LacA蛋白中第40位V和第57位I的突变载体,两个位点中任何一个发生突变都明显影响细菌素的抗菌活性。结论：推测V40和I57是干酪乳杆菌细菌素发挥抑菌活性的关键氨基酸位点,为今后探索干酪乳杆菌细菌素（class IIb）抗菌机制提供理论依据。     

Dfg5在酿酒酵母细胞壁合成中的功能分析

酿酒酵母中合成的糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(GPI-APs)一半停留在细胞膜上,另一半被转运至细胞壁的β-1,6-葡聚糖上形成GPI锚定细胞壁蛋白(CWPs)。有分析指出,Dfg5和Dcw1是定位于细胞膜的GPI锚定蛋白,可能以同工酶的形式参与GPI-APs转运。但这两个同源蛋白的分子作用机制尚不清楚。为探究Dfg5的作用机制,本研究构建了dfg5△PMET3DCW1条件突变菌株。研究发现在DCW1表达抑制型突变株中Cwp1在细胞膜上大量积累。对Dfg5中与甘露糖苷酶催化活性相关保守氨基酸位点分别定点突变,产生的突变蛋白Dfg5~(W71A)、Dfg5~(D122A)、Dfg5~(D123A)无法回补条件突变株的生长缺陷。然而截断Dfg5前导肽的分泌型Dfg5则可回补条件突变株的生长缺陷。上述结果可推测在GPI-APs锚定至细胞壁中,Dfg5至少具有糖苷酶,可将Cwps从细胞膜上的GPI锚中释放出来。     

猪血浆半胱氨酸蛋白酶抑制肽的筛选及其机制

本研究对猪血浆中半胱氨酸蛋白酶抑制肽进行了制备筛选,并对其抑制动力学和作用机制进行了研究。通过胰蛋白酶酶解制备的猪血浆多肽中,分子量在0～3 kDa的多肽组分抑制率为35.15%,其抑制活性最高;利用UPLC-Q-TOF联用质谱鉴定,从猪血浆多肽组分中鉴定多肽氨基酸序列,分析得到的多肽氨基酸序列有35条,根据目标蛋白来源和细胞定位,选择其中两条氨基酸序列,并命名其为PP1、PP2,PP1为EAVLGLWGKVNVDEVGGEALGR、长度为22 aa,分子量为2 267.2 Da,其蛋白来源为血红蛋白,PP2为VILGAHEEYHLGEGVQEIDVSK,长度为22 aa,分子量为2 421.2 Da,其蛋白来源为纤溶酶原;然后将抑制肽PP1、PP2与组织蛋白酶L模拟分子对接,分析可知抑制肽与组织蛋白酶L可以通过活性中心紧密结合,分子间作用力键长范围为1.961 04～5.018 80?,其中PP1作用位点为H3、H4、H6、H14、N15、GLY20、GLN21和GLY23,组织蛋白酶L的作用位点为H166、H234、H239、H244、H256、H313、LYS117、SER158...     

分子模拟技术在食品分子互作中的应用研究进展

分子模拟技术是近年来探究食品组分之间、食品组分与机体之间、食品组分与环境之间互作机理和构效关系的一种新兴技术，因其能打破科学实验存在的盲目、耗时、费力等局限性，在食品领域的应用日益广泛。该文从分子模拟的概念出发，首先介绍了分子对接、分子动力学和量子力学3种分子模拟技术的基本原理，重点综述了分子对接技术(基于AutoDock和Discovery Studio软件)、分子动力学技术(基于GROMACS和Materials Studio软件)和量子力学技术(基于Gaussian软件)在食品功能机制、食品毒素检测、食品活性分子递送、食品加工贮藏、食品包装和食品添加剂中的应用现状，最后对其发展趋势与应用前景进行展望，旨在为食品领域科研人员选择适合研究体系的分子模拟技术提供理论依据，为分子模拟技术在食品领域更广阔的应用提供参考。     

大黄鱼蛋白源ACE抑制三肽的虚拟筛选、体外活性验证及分子机制

本文利用在线数据库对大黄鱼膜突蛋白虚拟酶解,对所得三肽的生物活性、亲水性、吸收、分布、代谢、排泄、毒性等性质进行预测,通过分子对接预测三肽与血管紧张素转化酶（angiotensin-I converting enzyme,ACE）对接能量,同时对其体外ACE抑制活性测定,并阐明与ACE活性位点的分子作用机制。结果表明,获得四种源自大黄鱼的ACE抑制三肽CMK,GWR,WAK和WQK,其IC₅₀值分别为0.19、2.40、0.40和1.10 mmol/L。分子作用机制表明三肽CMK,GWR,WAK和WQK与ACE的S₁口袋关键氨基酸Ala354,Glu384和S₂口袋关键氨基酸His353产生相互作用,而且氢键促进三肽与ACE活性口袋的结合。本研究表明来自大黄鱼蛋白的三肽可以被用于开发预防高血压的功能性食品组分。     

小分子糖及其类似物与α-葡萄糖苷酶的分子对接

以AutoDock 4.2分子对接软件对20种小分子单糖及其类似物与α-葡萄糖苷酶进行分子模拟对接研究,分析对接结合自由能与实验所得IC50的关系,并根据受体与配体的相互作用进一步优化改造抑制剂分子结构。结果显示:α-葡萄糖苷酶分子中氨基酸残基Asp542、Asp443、His600、Asp327和Arg526是化合物与酶形成氢键作用的重要位点。分别将糖环上的O原子替换为N和C原子后,前者的对接结合自由能变得更小,配体与受体结合得更好。对井冈霉胺的分子结构改造后的对接结果显示,六元环上的N原子和环上存在—NH2取代基在分子与α-葡萄糖苷酶对接中起非常重要的作用。本研究可为今后高效α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选和优化设计提供新思路。     

酿酒酵母SPS途径调控因子Stp1的泛素化过程

研究酿酒酵母SPS途径关键调控因子Stp1p泛素化调控机制。通过构建基于双分子荧光互补技术的泛素化检测载体、泛素化位点定点突变及突变体氨基酸利用这三个层面来研究Stp1p的泛素化过程。通过对Stp1p的潜在的4个泛素化位点突变结果表明,与Stp1p相比,各突变体的荧光强度均有一定程度的减弱,其中三重突变体Stp1K49,129,113R荧光强度明显弱化。表明潜在的泛素化位点突变后,Stp1p的泛素化过程受到阻遏。进一步的氨基酸利用实验表明,泛素化位点突变对于调控菌体氮源利用具有重要的作用。上述结果说明,泛素化位点突变可以调控Stp1p的泛素化过程,进而影响菌体氮源的利用。     

分子对接技术筛选菲律宾蛤仔抗炎肽

基于分子对接技术筛选菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)来源的具有抗炎作用的活性肽。采用三氯乙酸-丙酮沉淀法提取菲律宾蛤仔蛋白质，通过双向凝胶电泳(2-dimensional electro phoresis, 2-DE)技术和液质联用(LC-MS/MS)技术分离和鉴定其蛋白质，借助BIOPEP-UWM在线工具对主要蛋白进行虚拟酶解，使用PeptideRanker和ToxinPred等程序对肽段进行评分和理化性质分析；利用Discovery studio 2019和AutoDock Vina软件进行分子对接筛选潜在抗炎肽片段，探讨人工合成抗炎肽对LPS诱导的RAW264.7细胞炎症的改善作用。结果表明，原肌球蛋白和组蛋白为肌肉组织的主要蛋白质。选用原肌球蛋白作为底物，通过虚拟酶解和分子对接筛选出8种潜在的新颖活性肽。其中DQTF与TLR2和TLR4分别存在7个氨基酸残基和8个氨基酸残基结合位点，而GYTR与TLR2分子中的10个氨基酸残基和TLR4分子中的7个氨基酸残基紧密结合(结合能均低于-5 kcal/mol),表明其是潜在的抗炎肽。活性验证结果表明，2条合...     

植物乳杆菌DMDL 9010胞外多糖合成蛋白cpsB的生物信息学分析

为了探讨植物乳杆菌DMDL 9010胞外多糖合成蛋白cpsB的结构特性,该文通过生物信息学技术研究了胞外多糖合成蛋白cpsB的理化性质、亲/疏水性、跨膜结构、功能位点、磷酸化位点、信号肽、结构域、保守功能域、序列同源性以及空间结构进行预测与分析。结果表明胞外多糖合成蛋白cpsB相对分子质量约为2 920,等电点6.86,含有191个氨基酸;其为疏水蛋白,具有较高的稳定性;经过跨膜结构预测,发现其不存在跨膜结构,为胞内蛋白;胞外多糖合成蛋白cpsB中含有15个磷酸位点;氨基酸序列中不包含信号肽,所编码蛋白均为内分泌型蛋白;保守功能域预测中,基因中仅发现一段PHP结构域,该基因可能参与调节胞外多糖的基因表达。胞外多糖合成蛋白cpsB的二级结构中α-螺旋占51.14%,并不存在β-折叠和β-转角结构,其三级结构比例与二级结构基本相似。该研究对植物乳杆菌DMDL 9010的胞外多糖合成蛋白cpsB功能机制进行深入研究,对利用基因工程技术研究其胞外多糖的生物合成具有重要意义。     

分子对接结合荧光光谱法探究单宁酸与血清蛋白结合的pH依赖性

探明单宁酸(TA)与牛血清蛋白(BSA)/人血清蛋白(HSA)之间的相互作用机制,对于开发蛋白基活性成分载体和递送机制研究具有重要意义。血清白蛋白(BSA/HSA)是常用可溶性载体蛋白,含有多个疏水腔作为活性成分结合位点。本文采用荧光发射光谱研究不同pH值(7.4,5.0,4.0)条件下TA对BSA/HSA荧光猝灭作用,并通过数学方程计算猝灭常数和热力学参数,分析荧光猝灭机理,最后通过位点Marker试验和分子对接技术确定结合位点。结果表明:在不同pH值条件下TA对BSA/HSA荧光均产生猝灭作用,当生理pH 7.4时,猝灭率最高。非线性拟合得到TA与血清蛋白的结合常数在105～107L/mol数量级,说明结合能力很强,pH值显著影响结合常数(P0.05),当生理pH 7.4时,结合常数最大。热力学参数与分子对接表明BSA/HSA与TA主要通过氢键和疏水相互作用结合。位点Marker试验和分子对接表明,在pH 7.4时,BSA/HSA与TA结合位点均位于结构域ⅡA和ⅢA之间的疏水腔内,Sudlow's site Ⅰ位点附近。试验证实TA与BSA/HSA的结合存在pH依赖性,对设计开发蛋白-TA载体提供了理论参考,对TA应用有指导意义。     

基于分子模拟优化筛选甲磺隆特异性多肽

该研究通过分子模拟技术优化筛选甲磺隆的高特异性多肽,并应用量子点荧光淬灭免疫层析试纸条验证模拟筛选结果。运行CDOCKER程序对乙酰乳酸合成酶晶体结构与甲磺隆分子进行对接,结合蛋白中对甲磺隆的活性空腔结构和受配体相互作用的关键氨基酸设计多肽。运行虚拟氨基酸突变对所有多肽进一步优化并建库。根据结合能初步筛选出S1、S2和S3三条多肽,应用试纸条方法进一步验证3条多肽可成功识别甲磺隆目标物并筛选出S1为最优序列,试验结果与模拟结果一致性良好。     

基于网络药理学和分子对接探讨紫苏籽抗癌抗肿瘤的分子机制

采用网络药理学和分子对接的方法对紫苏籽成分、靶点、通路与癌症肿瘤的治疗进行系统研究。借助TCMSP、Genecards、Uniprot数据库收集紫苏籽成分、靶点以及癌症和肿瘤的靶点,使用Cytoscape软件构建紫苏籽成分、靶点与癌症肿瘤之间的网络图;通过STRING数据库进行蛋白互作网络分析,并借助DAVID平台进行GO功能和KEGG富集,采用Auto Dock将紫苏籽的活性成分和抗癌抗肿瘤靶点进行分子对接。结果表明：共筛选出紫苏籽抗癌抗肿瘤作用的靶点72个,对应17种有效成分。KEGG信号通路涉及的癌种包括膀胱癌、甲状腺癌、胰腺癌等。分子对接结果显示木犀草素和TP53对接活性最好。结论：该研究通过构建紫苏籽成分—靶点—疾病网络,挖掘紫苏籽抗癌抗肿瘤的关键靶点,并模拟靶点蛋白和活性成分的分子对接,为紫苏籽在临床应用及机制研究等方面提供了方向和思路。     

猪氨基酰化酶I与底物的分子对接及定点突变验证

氨基酰化酶Ⅰ特异性催化水解N-酰基-L-氨基酸生成L-氨基酸。本研究采用AUTODOCK3.05软件对猪氨基酰化酶Ⅰ与最适底物分子N-乙酰-L-甲硫氨酸进行了模拟对接,并运用定点突变对模拟结果进行验证,为探究此酶的催化机制提供理论依据。对接结果表明,底物结合于锌离子附近的二聚体结构域与催化域的界面上;底物与酶分子的Glu146和Arg348形成重要氢键;底物极性头部与Thr345发生了强烈的相互作用。定点突变后酶动力学参数测定结果与模拟对接结果相符。在结合中,氢键和亲水相互作用发挥了重要作用。     

黑曲霉 G-1125生淀粉糖化酶基因的克隆与序列分析

从黑曲霉Aspergillus niger G-1125克隆到了生淀粉糖化酶菌基因的DNA及cDNA序列。序列分析表明,该生淀粉糖化酶基因组DNA 序列编码区长2 172 bp,cDNA编码区长1 923 bp,该基因含有4个内含子,共编码640个氨基酸,前18个氨基酸为信号肽序列,该氨基酸序列中共含有2个潜在的糖基化位点,软件预测出该酶的分子质量约为68 ku,等电点为pH值4.07。