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[硕士论文] 李君敏
食品科学与工程 浙江工商大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 吴蔷梅
计算机科学与技术 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:蛋白质是生物体的重要组成部分,也是生命的物质基础,参与和控制了生物体内的大部分生命活动。蛋白质在生命体中并不是单独存在的,而是通过蛋白质之间的相互作用关系来实现生命体的具体功能。随着高通量实验方法的发展,可获得的蛋白质相互作用(Protein-protein Interaction,PPI)网络数据逐渐增多,为系统地研究蛋白质之间的相互作用关系,进而识别网络中有重要意义的功能模块和关键蛋白质提供了可能。在PPI网络基础上研究功能模块和关键蛋白质不仅可以促进生命科学的研究,而且在疾病诊治和药物靶细胞设计等方面都具有重要的应用价值。本文对PPI网络中的分析算法进行研究,在深入分析网络层次结构的基础上,主要致力于PPI网络中的功能模块挖掘以及关键蛋白质的预测等研究,具体内容包括以下三个方面:
  (1)提出了基于PPI网络层次结构划分的功能模块挖掘算法FM-HS。该方法首先使用遗传算法找到一棵与PPI网络相对应的具有最大似然的层次结构树,然后通过对该树进行层次划分得到若干功能模块,最后根据模块度的值选择最佳的划分方案;同时,通过节点间在树中的公共祖先信息可以得到它们存在相互作用的可能性。该方法在挖掘功能模块的同时还可以对蛋白质之间的相互作用进行预测。通过在标准数据集上进行实验,结果表明本文提出的FM-HS算法能够更加准确地挖掘出PPI网络中的功能模块。
  (2)提出了基于Markov随机游走的关键蛋白质识别算法EPM。该方法同时考虑了生物信息和网络拓扑结构信息,进而克服了数据噪声高带来的负面影响。EPM使用Markov随机游走的思想:首先对PPI网络中的每一个顶点赋予表示其重要程度的得分,所有顶点的得分构成了一个n列的向量,给出其初始分值;然后根据一定的概率让分值在网络中随机游走并在传递中进行修改;最终按分值由大到小排列,输出分值最大的k个蛋白质即为关键蛋白质。在标准数据集上的实验结果表明,本文提出的EPM算法能够更加准确地识别较多的关键蛋白质。
  (3)提出了在PPI网络中基于遗传算法的关键蛋白质识别算法EPGA。该算法选取m个初始个体,每个个体由P个蛋白质组成,通过遗传算法对top-P个蛋白质的关键性进行整体度量,选取关键性最高(即最大适应度函数值)的个体,最后对个体解进行局部优化。在适应度函数中,本文融入了基因表达数据和域交互程度等多源生物信息,而且考虑到了蛋白质的二阶邻居对蛋白质关键性的影响。在标准数据集上的实验也表明,实验结果与其他经典算法相比,本文提出的EPGA算法识别关键蛋白质的准确率更高。
[硕士论文] 刘九
生物物理学 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:α-螺旋蛋白质中特殊的非线性孤子激发成为一种能够传播由三磷酸腺苷(ATP)水解过程中所产生的能量的有效载体。孤子具有在传递过程中保持其能量、动量和速度等不变的特性,因此孤子能把生物能量和信息无损失地传到目的地,从而可保证人和动物等生命体能够正确感受到外界的能量和信息的刺激,并且把大脑的信息和能量正确地传送到相应的目的地和组织,以保证正确地感受到环境的刺激以及正确地回应外界对它的作用,以维持生命体自生的生存。
  本论文建立描述三氢链α-螺旋蛋白质中能量和信息传递的非线性模型,即非均匀耦合非线性薛定谔方程,运用现代发展完善的非线性孤子研究方法(如相似变换方法、双线性方法等解析方法和分裂步长快速傅立叶变换方法等数值方法)来分析在三氢链α-螺旋蛋白质中非均匀因素对孤子激发情况的影响,讨论存在时变紊乱性的情况下孤子是否能稳定的传播的问题,探讨在不同分子结构和环境条件下双孤子和三孤子的碰撞及其相互作用的动力学行为,发现了一些在时变抛物外势下孤子演化的新现象。基于耦合非线性薛定谔方程的解析结果,研究了周期系统和指数系统的α-螺旋蛋白质中孤子的传播行为,并且对时变抛物外势对孤子激发产生的影响进行了研究,主要研究结果如下:
  1、孤子在传播的过程中,它的传播方向受到外势的影响,孤子传播到较强的外势位置时会改变它的传播方向,即外势的密度增大处,孤子会沿着相反的传播方向传播。
  2、当孤子传播到外势密度较高的位置时,外势对孤子的传播影响越大并且可以改变孤子的传播方向。由于初始振幅的增大,孤子传播方向与水平方向上的夹角越来越小,因此在横向上的传播距离自然也就增大。若传播方向需要改变的越大,就需要越大的抛物密度。
  3、结合能系统的能量增益/损失效应可以影响孤子的寿命,甚至可以将孤子的寿命延长到生物过程所需的更长时间。
  这些结果为进一步阐释生物能量的分布结构和传播机制的研究奠定理论基础。
[硕士论文] 金玲玲
蛋白质工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:胶原蛋白作为细胞外基质中重要的结构蛋白,是人体中含量最多的蛋白质,占人体干重的30%,不仅为细胞提供了生理环境,维持生命体组织形态,还参与影响细胞粘附、增殖、迁移以及信号传导等生化活动,具有促进组织或器官的修复及再生等生物学功能。但由于动物组织提取胶原蛋白存在动物源疾病风险,限制了动物源提取胶原蛋白的应用。近年来,一种来源于化脓链球菌(Streptococcus pyogenes)的的三螺旋结构类胶原蛋白引起了科学家们的兴趣,但由于这种原核来源的Scl2胶原蛋白缺乏与哺乳动物细胞结合的功能位点,在改造之前并不具有生物学功能,故本研究意在通过替换和插入的方式给Scl2重组胶原蛋白增加功能位点,并探索其在生物材料领域的应用。
  首先本文从分子层面上展开了对Scl2重组胶原蛋白骨架上功能位点的改造,通过PCR引物设计将不同数量的RGD(Arg-Gly-Asp)序列以定点突变的方式引入Scl2胶原蛋白骨架上。再采用同源重组的方式将天然Ⅰ型胶原蛋白与整合素的结合位点(GFPGER)取代Scl2骨架中对应的氨基酸序列,从而获得两组不同整合素位点功能化的Scl2胶原蛋白。并通过SDS-PAGE验证了各目标蛋白在大肠杆菌中的可溶性表达,2×YT摇瓶上的表达量为1.2 g/L。
  接下来本文根据Scl2胶原蛋白特殊的(Gly-Xaa-Yaa)n三螺旋结构可以抵抗多种蛋白酶水解的特性,实现了一种免除色谱柱繁琐操作便于大规模生产的新型纯化方式,并总结了一套基于胃蛋白酶高效纯化Scl2系列胶原蛋白的工艺流程。在酶法水解实验过程中,胃蛋白酶不仅可以消化去除大部分宿主细胞杂质蛋白,切除前端结构蛋白V-domain,同时能够检验胶原蛋白三螺旋结构稳定性,将编码错误的胶原蛋白进行降解,仅保留正确构象的Cl-domain。最终,通过一系列纯化得到了电泳纯化级别的5种胶原蛋白冻干粉。
  最后,本文通过用Scl2系列改造胶原蛋白对细胞培养材料进行表面处理的方式,初步验证了Scl2系列改造胶原蛋白的生物学活性,Scl2-R-Ⅰ和Scl2-5R-Ⅰ对于L929细胞具有促进其贴壁生长的效果(效果优于鼠尾Ⅰ型胶原蛋白),而Scl2-R则表现出抑制L929细胞贴壁的特性(与空白对照相比),说明可以通过改变蛋白质的作用位点来影响蛋白质间的相互作用,从而影响细胞行为,证明了实验思路的可行性及有效性,为Scl2系列蛋白发展成为特定功能性生物材料提供探索思路。
[硕士论文] 魏东东
农产品加工及贮藏工程 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:抗菌肽(Antimicrobial peptides,AMPs)具有抑菌谱广、对热稳定、不易产生耐药性等优点,有望成为化学防腐剂的替代品,在食品加工、贮藏等方面具有广阔的应用前景。然而在实验室研究、生产实践及安全性评价过程中,抗菌肽还存在定量测定方法不统一,结果重复性差,缺乏比较依据,与抗生素不易区分等一系列问题。
  以琼脂扩散法为基础,对相关因素进行优化,确定了抗菌肽定量测定方法的最优条件。本研究以硫酸多黏菌素B为代表,以铜绿假单胞菌ATCC9027为指示菌,采用琼脂扩散法建立了抗菌肽浓度对数值与抑菌圈直径之间的线性关系(以下简称“线性关系”)。以代表线性关系重复性的斜率、截距和代表线性关系精密度的决定系数R2为指标,对指示菌菌龄、菌浓,琼脂浓度和培养基厚度等影响因素进行优化,确定琼脂扩散法测定抗菌肽效价的最佳测定条件为:指示菌的最佳培养时期为稳定期,浓度为106cfu/mL,培养基厚度为3.15mm(Φ90mm,20mL),琼脂浓度为1.5%。在此条件下,选用其它抗菌肽和指示菌进行验证,结果重复性好,精密度高(R2=0.997)。
  通过多种抗菌肽与指示菌的相互作用,确定抗菌肽与指示菌之间存在相关性。本研究以杆菌肽、硫酸多粘菌素B、乳酸链球菌素(Nisin)为抗菌肽,以大肠杆菌ATCC25922、铜绿假单孢菌ATCC9027、蜡样芽孢杆菌ATCC10876为指示菌,采用抗菌肽定量试验中确定的试验条件,进行琼脂扩散试验,探究线性关系中斜率和截距的变化情况。研究发现当抗菌肽相同而指示菌不同时,其斜率和截距均存在显著性差异;当指示菌相同而抗菌肽不同时,斜率和截距也不相同,即线性关系中斜率和截距能够反映抗菌肽与指示菌间的相关性。故当指示菌及影响因素一致时,线性关系中斜率和截距可作为抗菌肽性质变化的评价指标;当抗菌肽的性质发生变化时,斜率和截距的变化规律可作为抗菌肽定性方法的判别依据。
  通过对影响抗菌肽与指示菌相关性因素进行研究,探讨了区分抗菌肽与抗生素的相关方法。以硫酸多粘菌素B为抗菌肽,以铜绿假单孢菌ATCC9027为指示菌,采用抗菌肽定量试验所确定的方法,以线性关系中斜率、截距的变化情况为分析对象,对影响抗菌肽性质的相关因素,如溶剂pH、盐离子的种类及浓度、热处理时间以及酶处理对抗菌肽定性试验的影响进行研究。结果表明,抗菌肽在经过不同时间热处理和不同种类酶处理后,对抗菌肽定性试验影响较小、干扰少,能够反映抗菌肽性质的变化情况。在定性方面,将抗菌肽(硫酸多粘菌素B、杆菌肽)和抗生素(氨苄青霉素、卡那霉素)分别热处理不同的时间和经不同种类的酶处理。结果显示抗生素在热处理过程中,斜率没有显著性变化(p>0.05),截距变化显著或不发生变化;酶处理对斜率和截距均无显著性影响(p>0.05)。抗菌肽使用热处理斜率无显著性变化(p>0.05),截距有下降趋势;部分酶处理后斜率和截距均无显著性(p<0.05)。
  本研究确定了基于琼脂扩散法的抗菌肽定量测定方法的最优条件,同时以所发现的抗菌肽与指示菌的相关性规律为依据,对抗菌肽定性相关工作进行研究。为抗菌肽的实际应用提供了参考和依据,为相关标准的制定提供了数据支持。
[博士论文] 吴望华
控制科学与工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:癌症的过程研究阐明了癌症的发生、发展及其演变过程中的相关机理,对癌症的诊断、干预和治疗具有指导性作用,其中,对癌症的相关生物标志物的检测是癌症的过程研究中最有效的途径之一。核酸是一种非常重要的癌症标志物,对其进行有效筛查和高灵敏检测对癌症的过程研究和控制具有十分重要的意义。因此,对复杂样品中的痕量核酸进行扩增和检测受到了越来越多的关注,尤其是核酸等温扩增技术。自1990年以来,大量的核酸等温扩增方法被陆续开发出来,并且被广泛应用于DNA、RNA和蛋白质等的检测。其中,基于切口内切酶(Nicking Endonucleases,NEases)的等温扩增方法,如链置换扩增(Strand Displacement Amplification,SDA)、指数等温扩增反应(Exponential Isothermal Amplification Reaction,EXPAR)和切口内切酶信号放大(Nicking Endonuclease Signal Amplification,NESA)等由于简单、快速、高效等优点始终是近年来的研究热点。但是,NEases对目标核酸分子中特定识别序列的依赖构成了这类方法的瓶颈,因此,如何向扩增体系中引入NEases的特异性识别位点仍是这些方法面临的共同挑战;另外,对制约等温扩增方法检测灵敏度的非特异性扩增效应的有效抑制也是非常棘手的难题。针对上述问题,本论文首先发展了一种DNA定位探针(DNA-Aligner,DA)介导剪切技术(Aligner-Mediated Cleavage,AMC),克服了NEases对目标核酸分子中特定识别序列的依赖问题;在此基础上,提出了基于AMC的两种新型等温指数扩增方法,并对新方法中存在的非特异性扩增效应进行研究和抑制,进一步提高了方法的稳定性和灵敏度;此外,还利用DA介导的等温扩增反应和空间位阻效应建立了一种简便、快速和均相的蛋白检测方法。主要研究内容包括以下几个方面:
  第一章概述了近年来发展的主要等温扩增方法。重点阐述、分析了基于NEases的等温扩增方法的原理、应用和存在的问题,并在此基础上提出了本论文的研究内容。
  第二章发展了一种定位探针介导剪切技术(AMC)。定位探针(DA)包括茎-环结构和两单链侧臂,其中茎上含有NEases的识别位点;NEases首先结合在DA茎的识别位点上,再通过DA两侧臂与目标序列的杂交被定位至待剪切位点处进而实施剪切。该方法克服了NEases对目标核酸分子中特异性识别位点的依赖,仅使用一种NEase,通过调节DA在目标序列上的杂交位置就可以实现在任一位置处的精确剪切,且剪切位点可以逐个碱基调节。
  第三章采用AMC技术发展了一种新型等温链置换扩增方法(Aligner-Mediated Cleavage-Based Strand Displacement Amplification,AMC-SDA)。相较于传统的SDA,AMC-SDA具有以下特点:由于AMC优异的通用性,该方法也具备很强的通用性,理论上可以实现对目标序列中的任一片段的扩增和检测;引物的3'封端处理在一定程度上抑制了“引物二聚体”效应,可以获得较高的灵敏度,此外引物设计也因此大幅简化。对质粒和实际HBVDNA良好的检测性能证明了AMC-SDA具有很好的应用前景。
  第四章对AMC-SDA进行了优化,进一步提高了方法的检测灵敏度和重现性。通过对DA的改进和在引物中引入硫化和脱碱基位点等手段,消除了DA/引物沿着目标序列延伸对阳性扩增的不利影响、抑制了DA/引物3'封端的降解和体系的非特异性扩增效应,可将AMC-SDA的检测下限降低至10-17M水平,且方法的重现性也大幅提高。
  第五章采用AMC技术发展了一种新型指数等温扩增方法(AMC-Triggercd Exponential Amplification,AMCEA)。相较于传统EXPAR,由于AMC可以在任一位点处将目标序列剪切以产生触发引物,因此AMCEA具有十分优异的通用性,可以更灵活地应用于各种核酸片段的扩增和检测,其对血清中目标DNA的检测结果也证明了该方法具有一定的应用潜力。
  第六章将DA可调节等温扩增反应速率的特性与空间位阻效应相结合,提出了一种空间位阻效应调节的等温扩增方法(Steric Effect-Regulated EXPAR,SER-EXPAR)并用于蛋白质的检测。SER-EXPAR可以高特异性地检测纳摩尔浓度的目标蛋白,是一种一步、快速和均相的蛋白检测方法,其对血清中目标蛋白的检测结果也证明了该方法具有一定的应用潜力。
  第七章对本论文的创新点进行总结并对以后的研究提出了展望。
[博士论文] 申翠翠
生物化学与分子生物学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:PPR(pentatricopeptide repeat protein)蛋白是近年发现的一类RNA结合蛋白家族,从原生生物、藻类到陆生植物和哺乳动物等均有分布,尤其在陆生植物中分布最多,例如拟南芥中含有450多种。PPR蛋白由核基因编码并主要定位到线粒体或叶绿体中发挥作用,参与RNA的转录、剪接、编辑和翻译等多种代谢途径。它们在植物的电子呼吸链传递、光合作用、生长发育以及育性恢复等过程中发挥着重要作用;在人类中,PPR蛋白还与各类神经衰退疾病相关。
  PPR蛋白由2-30个数目不等的重复基序串联而成,每个基序一般长35个氨基酸,这类基序称为P型基序,研究表明PPR蛋白与靶标RNA序列之间存在模块化识别,即每个重复序列可以特异性地识别一个RNA碱基,基序中第5位和第35位的氨基酸在识别过程中发挥关键作用,这两个位置氨基酸组合称为识别密码。PPR具有应用于RNA操作的潜力,但是由于PPR基序特异性识别RNA碱基的分子机理尚不清楚,限制了PPR作为RNA操作工具的开发进程。为了揭示PPR基序与RNA碱基之间的识别机制,本研究的主要结果如下:
  1、人工设计出一系列性质均一且可溶的dPPR蛋白。
  本课题组对拟南芥中所有P型PPR蛋白的基序进行保守性分析,基序上第1-35位上均存在一个最保守的氨基酸,由这些保守氨基酸组成的序列称为dPPR(designer PPR)基序。我们固定其他位置上的氨基酸不变,只改变第5位和第35位,于是得到携带不同识别密码的dPPR基序。我们将10个dPPR基序串联并分别在N端和C端加上一段促进水溶性的NTD和CTD结构域,得到一系列人工设计的dPPR蛋白。实验证明,这些蛋白性质均一稳定,可溶性好。
  2、揭示了PPR基序与RNA碱基之间互作的对应关系
  通过EMSA实验,我们筛选到可以分别特异识别四种RNA碱基的dPPR基序:当dPPR基序的第5位和第35位分别为天冬酰胺N和天冬氨酸D时(简称ND),该dPPR基序特异识别RNA碱基U;当dPPR基序的第5位和第35位分别为天冬酰胺N和丝氨酸S时(简称NS),该dPPR基序特异识别RNA碱基C;当dPPR基序的第5位和第35位分别为丝氨酸S和天冬酰胺N时(简称SN),dPPR基序特异识别RNA碱基A;当dPPR基序的第5位和第35位分别为苏氨酸T和天冬氨酸D时(简称TD),该dPPR基序特异识别RNA碱基G。
  3、解析了dPPR-RNA复合物的晶体结构,揭示dPPR基序与RNA碱基之间的识别机制。
  为了揭示dPPR基序与RNA碱基之间的识别机制,我们获得了四种dPPR-RNA复合物的结构,其中dPPR蛋白分别识别四条含不同碱基的RNA系列。结构显示dPPR蛋白呈现右手超螺旋构象将RNA包裹在内部,在原子水平上揭示了识别密码与对应RNA碱基之间的特异识别模式。另外非密码氨基酸如第2位的缬氨酸和第13位的赖氨酸分别通过范德华力和静电力在RNA结合过程中发挥重要作用。
  这一系列研究成果为准确预测自然界中PPR蛋白的靶标序列和研究新PPR蛋白的功能提供了参考,同时对开发特异识别RNA序列的蛋白质工具具有重要意义。
[博士论文] 特发叶·沃酷
动物遗传育种与繁殖 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:本论文试验研究由三部分组成。第一部分分析肝配蛋白A5(EphrinA5)在小鼠颗粒细胞中的生理作用和信号转导途径;第二部分探讨肝配蛋白A5的全基因组效应;第三部分分析鼠源肝配蛋白A5及其受体蛋白结构。
  实验Ⅰ:肝配蛋白A5对小鼠原代颗粒细胞凋亡和增殖的调控作用及新的信号通路
  最新研究结果表明,肝配蛋白A5除了作为神经发生因子发挥生理作用外,还在雌性小鼠繁殖过程中具有重要生物学作用,但在颗粒细胞(GC)中的生物学作用尚不清楚。GC是研究卵泡发育基因功能和调控网络的理想模型。本研究结果表明,肝配蛋白A5的表达在各年龄组小鼠GC中有差异。干扰肝配蛋白A5基因引起mRNA水平和蛋白质水平表达下调,同时抑制E游受体EphA5、Epha3、Epha8和Ephb2的mRNA表达。在体外水平,肝配蛋白A5的下调表达抑制小鼠GC细胞凋亡过程。为了揭示肝配蛋白A5在调控GC凋亡中的作用,本研究进一步分析凋亡因子mRNA和蛋白水平的表达情况,发现Bax、Tnfα、Caspase-8和Caspase-3表达下调,而Bcl-2表达上调。这些结果表明,肝配蛋白A5通过Caspase-8介导的内源性途径参与细胞凋亡。进一步敲低肝配蛋白A5的表达水平,引起Pcna表达上调,随后激活p-Akt和p-ERK途径来,促进GC增殖。此外,抑制肝配蛋白A5可增强BMH15、VEGFA和雌二醇mRNA表达水平,并且在不影响孕酮表达水平的情况下抑制GDF9表达,说明其参与卵泡血管生成和卵母细胞发育调控。综上所述,肝配蛋白A5调节雌性小鼠卵泡颗粒细胞凋亡、增殖和类固醇生成过程,因此是雌性生育障碍的潜在治疗靶标。
  实验Ⅱ:小鼠颗粒细胞肝配蛋白A5干扰后的转录组分析
  肝配蛋白A5是一种肝配蛋白-乙二醇苯醚(ephrin-Eph)信号分子,主要是神经元因子。但最近的研究表明其生理作用超过了神经发生,其在雌性生殖功能中尤其在卵泡发育中的作用日益受到关注。肝配蛋白A5与繁殖相关的研究处于初始阶段,目前尚未从转录组水平报道肝配蛋白A5在卵巢颗粒细胞中的作用。本研究研究利用肝配蛋白A5的siRNA处理小鼠颗粒细胞,然后进行转录组测序(RNA-Seq),以探索肝配蛋白A5干扰后颗粒细胞的全基因组图谱。RNA-Seq分析结果表明,在小鼠颗粒细胞中检测到16389个基因,与阴性对照相比,siRNA处理的细胞中有208个基因失调。其中,149个基因下调,59个基因上调。失调的基因主要富集在细胞外过程、钙结合和细胞粘附。此外,它们主要参与了PI3K-Akt信号转导途径、细胞因子-细胞因子受体相互作用、局灶性粘附和Rap1信号转导途径等过程。总体而言,干扰肝配蛋白A5改变了调节卵泡发生的十多种基因的转录水平、调控网络和生物学过程。本研究为肝配蛋白A5在神经生物学外的雌性生殖中的作用研究提供了新的线索和研究思路。
  实验Ⅲ小鼠肝配蛋白A5及其受体的结构分析
  蛋白质结构对于细胞功能至关重要,因此结构的缺陷可能导致细胞功能紊乱。肝配蛋白A5受体属于介导细胞通讯过程中最大的一类酪氨酸激酶家族。通过NCBI和蛋白质资源数据库中检索肝配蛋白A5(Efna5)、肝配蛋白A5受体3(Epha3)、肝配蛋白A5受体5(Epha5)和肝配蛋白A5受体B2(Ephb2)的氨基酸序列,评价和鉴定其蛋白质结构并预测候选蛋白的三维(3D)结构。候选蛋白预测结构存在轻微的构象变化,采用ProSA软件3D分数进一步分析预测模型的精度。Efna5、Epha3、Epha5和Ephb2的Verify3D分数分别为92.75%、94.77%、89.87%和85.96%,说明预测模型结构在可接受质量范围内。蛋白质结果无序性分析表明Efna5、Ephb3和Ephb2分别存在32.89%、25.4%和27.07%的残基紊乱。配体结合位点分析结果表明,Efna5、Epha5、Epha3和Ephb2分别存在3、5、4和2个不同的氨基酸残疾数目的配体分子。此外,预测到候选蛋白非结合区的3个结合位点。距离波动分析发现一些氨基酸残基在下降和上升的波动中均存在。应用互相关函数进一步分析发现这些候选蛋白均存在突变结构。相互作用和通路分析发现鉴定的40个蛋白中有15个蛋白不属于肝配蛋白A5受体家族。CpG岛分析结果表明,候选靶蛋白存在甲基化位点,其中Ephb2预测分数最高。计算机模拟分析靶蛋白的3D结构,为进一步结构分析提供直观信息。此外,候选蛋白一些已经证实结合位点区域为分子嵌合和新药物分子设计提供有力的证据。
[硕士论文] 王俊美
软件工程 河南师范大学 2018(学位年度)
摘要:蛋白质是生命活动的物质基础,对其功能的预测至关重要。目前主要有两种方法测定蛋白质功能:生物实验方法和基于数据的计算方法。生物实验法存在耗时长,成本高的问题,因此基于数据的方法是目前对蛋白质功能预测的研究热点。本课题使用基于数据的方法对蛋白质功能进行预测,研究内容主要包括以下三个方面:
  (1)构筑基于结构域和改进MIMLSVM的蛋白质功能预测模型。针对现有MIML算法预测精度不高的问题,设计一种基于改进MIMLSVM预测蛋白质功能模型。首先,采用改进的Hausdorff方法计算包之间的空间距离,并结合K-Medoids方法将MIML(多示例多标签)问题退化为多标签问题,以提高预测精度;然后,利用SVM算法将多标签问题转化为多个独立的二分类问题,结合蛋白质数据的特点,建立蛋白质功能预测模型,并利用粒子群算法优化模型参数;最后,通过对七种生物蛋白质功能预测的实验,证明所建模型的优越性。
  (2)设计基于AVC-SVM的芋螺毒素离子通道类型预测模型。针对现有方法对离子通道预测中存在的信息冗余问题,设计一种基于AVC(Analysis of Variance and Correlation)和SVM的芋螺毒素离子通道类型预测模型。首先用F值衡量特征对于结果的显著性影响水平,通过粗选的方式过滤F值较小的属性;然后引入Pearson Correlation Coefficient衡量属性间互相的冗余度,通过设置阈值过滤相关性较强的属性得到细选的结果;最后使用SVM预测芋螺毒素的离子通道类型。对比实验表明:AVC-SVM模型在交叉验证下得到总体预测精度91.98%和平均预测精度92.17%,使用氨基酸组合和二肽组合作为特征的个数为68,与其它模型相比,保证较高精度的情况下运行时间由8至11秒缩短为0.085s。
  (3)实现芋螺毒素离子通道类型的在线预测。为方便其他研究者进行芋螺毒素的相关研究,使用C#和matlab混合编程技术,在AVC-SVM模型的基础上开发芋螺毒素离子通道类型的在线预测系统。该系统输入是芋螺毒素蛋白质的氨基酸序列,输出是对应的离子通道类型。同时,该系统提供容错提示功能。当输入特殊字符、代表模糊不清的氨基酸残基的不合法字符、标点符号或者氨基酸序列长度小于3bp时,可以返回错误提示,方便用户及时改正输入。此外,该系统提供下载功能,供其他研究者下载相关论文和实验数据。
[硕士论文] 常菁
计算机科学与技术 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:目前国内外对蛋白质二级结构的研究方向主要是预测,即给定蛋白质的一级结构序列来预测其所属的二级结构。本课题提出了一种新的研究思路——生成特定的蛋白质二级结构。从预测到生成,这对蛋白质二级结构的研究是一种理论上的创新,同时也为生物工程和生物制药等提供了便利,具有实际意义。
  另一方面,深度生成模型在图像、文本等方面的已经取得了一定的成果,而在生物序列方面的研究较少。本课题在生成蛋白质二级结构的研究中选择使用深度生成模型,这也是深度学习方法在生物序列生成中的尝试与应用。
  为了实现蛋白质二级结构的生成,本课题做出以下几个贡献:
  (1)构建了完备的蛋白质二级结构数据集。在PDB数据库中下载蛋白质数据文件,并提取出其中的二级结构数据,同时,针对不同的模型进行不同的数据预处理与编码,最终得到适用于模型的训练集;
  (2)验证了一般性的LSTM网络不适用于蛋白质二级序列的合成。本课题构建了一个LSTM网络,通过生成二级结构序列作为对比,我们在实验中发现LSTM生成的样本重复率高、多样性差,精确率的均值较低、标准差较高。该实验结果表明一般性的LSTM网络不适用于蛋白质二级结构的生成,因此本课题还需要设计更好的蛋白质二级结构序列生成模型;
  (3)提出了一个新的算法ssp-SeqGAN,用于生成高精度的蛋白质二级结构序列。和SeqGAN方法类似,我们采用了基于强化学习结合GAN的方法。SeqGAN是生成离散序列的一般性算法,它不适用于直接生成高精度的蛋白质二级结构序列。为了解决这个问题,首先,我们重新设计了判别器D的网络结构,在CNN的池化层之前与全连接层之前分别加了BN层,得到模型SeqGAN-BN;第二,我们在SeqGAN-BN的基础上改进了模型的预训练方式,得到新的模型ssp-SeqGAN。ssp-SeqGAN的主要贡献是提出了新的具有更高多样性与对抗性的负样本的构造方式,有效的提升了预训练的结果。
  实验结果表明一般性的LSTM生成序列的精确率仅略高于随机生成的序列,其不适用于蛋白质二级结构的设计。我们提出的新模型ssp-SeqGAN生成序列的精确率比SeqGAN有了显著的提升,并且其精确率的标准差较低,证明了ssp-SeqGAN可以稳定地生成具有较高精确率的样本。
  综上,本课题提出了一个用于设计蛋白质二级结构序列的深度生成式模型ssp-SeqGAN。在生成蛋白质二级结构序列的研究中,ssp-SeqGAN比现有常规序列模型LSTM以及用于生成离散序列的模型SeqGAN相比均有更好的效果。
[硕士论文] 练钊
食品科学 广西大学 2018(学位年度)
摘要:我国蚕桑产业发达,缫丝蚕蛹是缫丝产业的边角料,常作为动物饲料或是废弃物直接丢弃。而蚕蛹蛋白是一种符合人体营养需求的优质蛋白,但功能特性差的特点限制了其在食品工业中的应用。本研究从缫丝蚕蛹中提取四种蛋白组分,对其功能性质进行分析,并对谷蛋白进行糖基化修饰,以改善缫丝蚕蛹蛋白功能特性,增强其应用价值。本研究内容和实验结果如下:
  采用了Osbom方法提取清蛋白(WP)、球蛋白(YP)、醇溶蛋白(AP)、谷蛋白(JP)四种蛋白组分:比较直接浓缩干燥、盐析以及等电点沉淀三种蛋白回收方法,得到等电点沉淀法最佳,四种蛋白纯度分别为88.19,71.03,34.45,87.44(%);SDS-PAGE凝胶电泳分析表明:WP由70kDa和32kDa亚基组成,YP、AP、JP的分子量分别为70kDa、14kDa、32kDa;四种蛋白的等电点依次是pH2.5,pH2.8,pH3.9,pH3.9。比较四种蛋白:WP的溶解性最强,其NSI值为97.19%,WP的持水性最强为6.35g/g;YP的乳化活性最弱为11.71m2/g,YP的NSI值最小为11.81%、但持油性最强为7.35g/g;AP的乳化活性最强为46.38m2/g;JP的表面疏水性最强为345.91;四种蛋白组分溶液都随剪切速度的增大呈现剪切变稀且同一种蛋白组分之间随着浓度的增大黏度也增大。温度会影响各蛋白组分溶液的粘度,其中对YP粘度变化影响最大,对WP的粘度变化影响最小。5%的AP溶液是典型的粘性流体。
  采用糖基化的方法修饰缫丝蚕蛹谷蛋白。以接枝度及谷蛋白的乳化性为指标考察糖基化反应条件。单因素实验结果显示葡萄糖为糖基供体、反应温度110℃、反应时间1h、反应pH8、糖与蛋白质比为3∶1(w/w)较优;经响应面优化后的缫丝蚕蛹谷蛋白糖基化最优反应条件为:葡萄糖为糖基供体,糖与蛋白质质量比为3∶1(w/w),pH8.2,118℃条件下,反应1.53h,在此条件下的样品的乳化活性为22.76m2/g。反应因素对乳化性影响的大小依次为:时间>温度>pH。经验证最优糖基化条件下得到的糖基化谷蛋白乳化活性为23.19m2/g,比糖基化前提高了34%,乳化稳定性也提高了150%。
  比较糖基化修饰前后的蚕蛹谷蛋白功能性质及结构的变化。糖基谷蛋白的溶解性在pH为2-10的溶液环境下均有明显提高,特别是在等电点附近的溶解性明显升高,从空白组的0.04mg/mL提高到了0.31mg/mL;糖基化后的谷蛋白的乳化性仍受pH的影响,但相同pH条件下乳化性与原谷蛋白相比得到明显的提升。持水性方面从空白样品的4.66g/g提升到5.40g/g,持油性没有明显变化。糖基化修饰谷蛋白的相对分子量增加,部分氨基酸含量减少反映出缫丝蚕蛹谷蛋白分子上有糖基供体的接入;内源性荧光光谱、差示扫描量热仪、表面疏水性检测以及圆二色谱的检测结果显示经过糖基化后的谷蛋白结构发生了变化,疏水性增加,二级结构中的α,β结构减少,无规则卷曲增多;电镜观察发现谷蛋白表面呈紧密排列状,表面性检测结果显示糖基化修饰后的每个蛋白分子吸附面积会增大。
[博士论文] 王祥
作物遗传育种 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:蛋白质的三维结构决定了其功能,解析蛋白质的三维结构是揭示其功能的基础。本研究利用X射线晶体学解析了细胞质雄性不育蛋白WA352以及甲基转移酶复合体METTL3-METTL14复合体的晶体结构,对其功能的深入研究奠定了基础。
  野败型细胞质雄性不育是三系杂交水稻育种中应用最广泛的不育系,对其不育机理研究具有重大理论价值和生产意义。已有研究表明WA352是野败型细胞质雄性不育的不育基因。WA352通过与COX11互作引起活性氧的爆发,并最终导致花粉败育,然而WA352与COX11互作的机制尚不清楚。本文解析了WA3521.3(A)的高分辨率晶体结构,结构对比发现WA352是一种全新的折叠形式。综合结构与序列保守性分析,发现两个WA352三维空间上的保守区域。通过分子动力学模拟,本研究构建了WA352与COX11复合体的结构并提出了WA352影响COX11铜离子转运的模型。以上研究加深了对WA352结构和功能的理解,为进一步研究细胞质雄性不育奠定了基础。
  在细胞中,RNA的化学修饰了发挥许多重要的功能。m6A是mRNA和lncRNA中丰度最高的一种修饰,m6A分布非常广泛,在病毒,细菌,酵母,植物和哺乳动物中都能检测到m6A的存在。通过影响如前体mRNA加工,mRNA翻译,mRNA降解以及miRNA的产生等方面,m6A调控了生殖发育、细胞周期、细胞命运、热激反应等众多生命过程。m6A可以分别被RNA甲基转移酶和去甲基酶动态修饰或去除。在人类中,METTL3和METTL14两个甲基转移酶形成稳定的异源二聚体来催化甲基转移。但关于RNA甲基转移酶METTL3-METTL14复合体的催化机制还不清楚。本研究报道了METTL3-METTL14不含配体、结合AdoMet、AdoHcy的三个晶体结构。分析结构可知,METTL3和METTL14的构象属于第一类甲基转移酶。METTL3和METTL14由大量的氢键形成了稳定的相互作用,在相互作用区包含一个富含正电荷的沟槽。有意思的是,AdoMet仅存在METTL3的活性口袋中,而不在METTL14的活性口袋。综合生物化学实验结果,我们认为在m6A甲基转移酶复合物中,METTL3亚基是催化中心,而METTL14主要起到稳定结构和结合RNA的作用。METTL3-METTL14复合体晶体结构为m6A的功能研究奠定了基础。
[博士论文] 孙夫德
化学工程与技术 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:细胞膜不仅是细胞得以独立存在的基本单元,也是多种生命活动的承载平台。重要的信号转导、物质交换及免疫应答等过程依赖细胞膜上相关蛋白质的自组装过程。膜蛋白通过跨膜区自组装是其表达生物活性的常见形式。跨膜区聚集体的形成、结构维持与转变不仅响应蛋白膜外区的结构变化,也直接参与到各种信号转导过程。与此同时,细胞膜作为膜蛋白存在或依附的环境主体,膜组分多样性以及结构异质性所形成的微环境,不仅是影响膜蛋白相互作用的重要因素,也成为决定自组装性多肽药物靶向作用的重要特性。
  受制于实验条件下蛋白提取、纯化以及表征上的局限性,传统的技术手段仍难以提供细胞膜条件下精微的蛋白作用信息。分子动力学模拟得益于高精度及动态可视化的特点,已被广泛应用在分子生物学领域。经过进一步原子整合所形成的粗粒化力场,既确保了模拟的精确性,又有效拓展了体系容量及模拟时长,为有关大分子相互作用研究提供了高通量、近原子级的动态模拟结果。
  本文中,依据相关实验结果,配合一定实验手段,利用分子动力学模拟的方法,探究细胞膜体系中膜蛋白跨膜区自组装与构象、膜环境介导的异源蛋白相互作用、以及自组装性活性肽干扰下的膜耐受性等内容。本文研究通过构建不同条件的膜环境,利用多种分析手段和方法,综合阐释了与膜蛋白功能表达相关的自组装特性、结构转变、膜定位与转移等研究内容,具体如下:
  (1)结合粗粒化模拟以及全原子模拟条件,对酪氨酸激酶受体EphA2跨膜区二聚机制进行了深入分析。研究发现其跨膜区能形成两种可彼此转变的二聚体构象。其中,调控形成左手平行构象的接触面为L535xxxG539xxA542xxxV546xxL549xxxG553以及FF557,与NMR结果一致;而其N端的G540xxxG544参与形成右手20°构象,符合已有实验结果。另外,FF557之间能够形成稳定的“铆合”结构,表现出与上游序列同等调控左手平行构象的能力,并扮演着二聚体构象转化的纽带。研究同时发现,H559通过锚定细胞膜极性头部,有利于左手平行构象的稳定。模拟结果系统全面的揭示了跨膜区二聚的结构信息,增强了对构象有机转换以及膜调控的理解。
  (2)通过构建包含脂筏的两相态细胞膜结构,深入阐释了淀粉样前驱蛋白跨膜区段(C99)在脂筏介导下的聚合以及淀粉样化表达。结果发现脂筏微区域不仅抑制了C99二聚能力,也显著影响了其二聚后的构象特征。这不仅涉及胆固醇与C99聚合位点的竞争性结合,也包含饱和磷脂分子对于C99在脂筏边缘的锚定作用。脂筏影响下的C99单体和二聚体显著改变了其关键淀粉样位点的酶识别能力,从而潜在影响了其淀粉样化途径。研究结果全面阐述了胆固醇、脂筏以及淀粉样化降解途径的内在关联,对于理解老年痴呆症的发病机理有启发意义。
  (3)细胞膜微环境在跨膜蛋白与胞质蛋白受体的结合过程中发挥着重要作用。通过构建不同内层组分的磷脂双分子层体系,发现负电磷脂分子是引导胞质蛋白受体贴附于细胞膜表面的必要条件。值得注意的是,在同等电荷浓度下,磷脂酰肌醇-3,4二磷酸(PIP2)能够显著的促进跨膜蛋白与胞质受体的结合效率,并且形成结构更稳定的异源蛋白复合物。PIP2依赖静电引力在蛋白周围聚集,而异源蛋白复合物的最终形成则得益于PIP2聚集体进一步的融合。研究结果揭示了在膜内层表面区域,蛋白相互作用受特异膜分子介导的分子机制,有利于增强对膜环境诱导膜蛋白间识别与结合的理解。
  (4)膜-蛋白在膜表面的相互作用进一步体现在自组装性多肽扰乱膜结构的过程中。通过构建具有病原细胞特性的膜模型,发现自组装性活性肽PTP-7b须首先以单体形式嵌入膜后,在一定的浓度条件下,方能与膜分子发生共聚集,导致明显的局部膜形变。PTP-7b依赖膜嵌合多肽的前导性自组装,以及膜周质多肽的后续牵引作用,形成“笼”状结构将脂质分子抽离出细胞膜基质,呈现出一种崭新的裂解细胞膜模式。PTP-7b自组装破坏细胞膜的驱动力除了组氨酸相互作用外,也来自于多肽两亲特性的调控。相关研究全面解析了自组装性裂解肽活性表达的自组装条件、模式及分子机制,对于生物活性肽设计以及优化有指导意义。
  综上所述,本文深入阐释了膜蛋白自组装内在机理及膜微环境调控,论述了其生物功能表达的调控机制。本论文所揭示的自组装过程、动态转换机制以及作用模式等分子信息,能够为相关膜蛋白的研究深化提供参照。
[硕士论文] 史芳舒
基础兽医学 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:吩噻嗪类药物在养殖业中的非法使用会造成此类药物在动物源性食品中的残留,从而危害人类健康。在众多残留分析方法中,酶免疫分析法是最常用的快速筛选法。要建立针对吩噻嗪类药物的多残留酶免疫分析法,制备一种广谱识别性抗体至关重要。
  本研究以2-氯吩噻嗪为半抗原,制备了一株广谱单克隆抗体。间接竞争ELISA法检测表明,该单克隆抗体可以同时识别氯丙嗪、异丙嗪、乙酰丙嗪、奋乃静和氟奋乃静等5种吩噻嗪类药物,IC50为1.22~500ng/mL,交叉反应率为0.4~98%。然后,从杂交瘤细胞中提取总RNA,反转录为cDNA,扩增出抗体的重链可变区和轻链可变区基因,拼接成单链抗体基因(ScFv),将其插入到BL21(DE3)菌中表达出ScFv抗体。间接竞争ELISA法检测表明,该ScFv抗体对5种药物的IC50为1.31~56ng/mL,交叉反应率为2.3~99.2%,与母源单克隆抗体相当。利用YASARA软件将该ScFv抗体与5种药物分别进行对接,结果显示,抗体结合腔主要由重链CDR3和轻链CDR1、CDR2、CDR3区组成,关键接触氨基酸为Arg101、Tyr102、Tyr162、Phe164、Tyr179、Leu180、Trp221,疏水作用力是主要的分子间作用力。然后,利用定点突变技术将轻链CDR2的Phe164突变为Pro164,制备出一种ScFv突变体。间接竞争ELISA法检测表明,该突变体对5种药物亲和力得到较大的提升,IC50为0.4~5.1ng/mL。利用该抗体建立的ELISA法可以检测肉组织中的这5种吩噻嗪类药物,检测限为0.1~1.8ng/g,添加回收率为66.4~97.2%。
  本试验基于基因工程和计算模拟的方法,探究了单链抗体的分子识别机制,并对其定向进化,为研究其他小分子物质的分子识别机制及体外进化奠定了基础,对保障动物源性食品安全具有重要意义。
[硕士论文] 张柳
生物工程 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:背景:蛋白质免疫印迹(Western Blot,WB)是重要的基于抗体的蛋白质检测技术,可了解特定蛋白质的丰度及其变化。传统的WB有多种局限性,如人工操作多,试验流程不规范;WB产生的是模拟信号,所以对结果一般只能做定性和相对比较;样品间信号的比较一般是基于总蛋白质浓度的一致性,但总蛋白质浓度的一致性往往难以做到;不同WB间、不同实验室间的WB结果难以相互比较;没有建立研究群体共同接受的可共享的数据库;除蛋白质丰度外,对其它表达特征关注不多。
  目的:提出WB2.0的概念,总结建立WB2.0体系,在此基础上调查水稻重要蛋白质的表达特征。
  材料与方法:本研究以水稻蛋白质样品为材料,利用水稻蛋白质特异的抗体,进行免疫印迹分析,使用Lane1D软件采集各样品的信号值,通过设定上样内参、共同内参等进行数据分析。
  结果:提出了WB流程中重要参数的规范性报告要求,采用Lane1D软件采集样品的信号值,实现了WB分析结果数字化。同一WB内设置上样内参,根据上样内参的信号值按比例折算目的蛋白质的信号值,从而比较不同样品间蛋白质丰度。不同WB间设置共同内参,将共同内参的信号值设定为同一值,其它样品按比例折算即可比较不同WB间样品的丰度。重复试验间按每张WB的总值进行归一化,按比例折算每个样品的信号值,计算平均值和方差,用已知浓度标准样品的信号值绘制标准曲线,得到线性回归方程,根据待测样品的信号值可计算其浓度。
  结论:定义了WB2.0的概念,初步建立了WB2.0体系,通过设置上样内参实现了同一WB检测中的不同样品信号强度的比较,通过共同内参实现了不同WB检测中样品间信号强度的比较,通过采集WB的数字化信号对样品中蛋白质浓度进行定量比较,在此基础上提出了WB数据库建设的框架,并进行了初步的尝试。
[硕士论文] 杨芬
化学 延边大学 2018(学位年度)
摘要:自从人类基因组全序列测定完成以后,关于蛋白质研究兴起的蛋白质组学与基因组学一样成为人类的21世纪前沿课题研究之一。因为蛋白质在生物体内的差异性表达能反映出生物体的生命状态,所以该研究应用的范围十分广泛。但是与基因组学不同,蛋白质组学是全局的、动态的、复杂的,所以其研究方法发展甚为迅速;其中基于质谱的稳定同位素标记蛋白质定量方法最为热门,已为生命科学研究提供了重要的技术支撑。现阶段研究开发了多种化学标记方法,并应用于不同蛋白组定量分析。但由于一级质谱相对定量方法存在低丰度样品定量结果不准确、动态范围低、难以同时实现超过四重标记的问题;本研究针对其中难以同时实现超过四重标记的问题,设计了五重标记试剂,并进行了部分标记试剂的合成及其衍生化反应条件的优化。
  本文第一章参考近年来有关蛋白质定量方法研究的文献,简述了现有的蛋白质定量研究方法。第二章用1,5-二氟-2,4二硝基苯分别与N-甲基哌嗪/N-甲基哌嗪2,2,3,3,5,5,6,6-d8在室温下反应30min,经柱层析后得到d0/d8-1-(2,4-二硝基-5-氟)-4-甲基(d0/d8-PPZ),再将d0-PPZ和d8-PPZ分别与碘甲烷在60℃条件下反应30min合成了d0/d8-1-(2,4-二硝基-5-氟)-4,4-二甲基哌嗪离子(d0/d8-MPPZ),并对其结构进行了表征;本文还探索了d12-MPPZ的合成方法,为后续研究者提供了有意义的实验数据。第三章主要探讨了MPPZ与肽衍生化反应条件。该衍生化反应受反应温度、反应时间、反应pH、反应物的摩尔比等的影响。所以选用牛的β-酪啡肽(yg-5)作为多肽模型,探索了衍生化反应的最佳条件;最终确定反应温度60℃,反应时间120min,反应pH值8.2,反应摩尔比40∶1(d0/d8-MPPZ:yg-5)为最优反应条件。并分别用d0/d8-MPPZ试剂标记yg-5,将衍生化反应产物等量混合后进LC-MS检测分析,他们的质谱峰强度比值为0.98,接近于1,说明该衍生化试剂能用来对多肽进行相对定量分析。该方法标记过程简单,反应条件温和,反应程度较为完全,副产物少,试剂廉价,为以后进行分子量更大的、结构更加复杂的蛋白质研究提供了实验依据。
[硕士论文] 张蕾
生物物理学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:作为真核细胞中一种常见的细胞器,高尔基体在真核细胞中具有十分重要的作用。大量的研究表明,高尔基体的一些功能缺陷和帕金森病、阿尔茨海默病等多种神经退行性疾病有关。所以对亚高尔基体蛋白质类型的准确预测对于了解它在各种生物过程中的分子功能起着关键作用。本文基于SwissProt数据库构建了一个亚高尔基体蛋白质数据集,其中包括79条顺面膜囊(cis-Golgi)蛋白质和247条反面膜囊(trans-Golgi)蛋白质。蛋白质的结构决定了蛋白质的一些特定功能,我们对数据集进行了结构域的搜索和分析,发现定位在亚高尔基体两个位置的蛋白质有一些共有的结构域,也有一些其特有的结构域,分别在不同的位置行使着不同的功能。这些特征信息可以用于亚高尔基体蛋白质的分类预测。
  为了进一步找到预测亚高尔基体蛋白质定位更有效的特征参数,我们从蛋白质序列以及结构信息两方面提取了一些特征参数。对于蛋白质的序列信息,包括氨基酸组分信息、同源序列的GO信息,氨基酸黏性,PSSM、氨基酸的物理化学性质以及蛋白质骨架信息。在蛋白质的结构信息方面,包括结构域信息和利用蛋白质二级结构得到的平均化学位移信息(acACS)。利用最大相关最小冗余(mRMR)对特征参数进行筛选。采用支持向量机(SVM)算法,利用jackknife检验以及独立检验,得到总体预测成功率分别为93.87%和90.91%。结果表明我们的方法可以有效的识别亚高尔基体蛋白质。
[硕士论文] 刘俊平
生物物理学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:抗冻蛋白是一种吸附在冰晶表面并以非依数方式降低冰点的功能性蛋白质.抗冻蛋白溶液的冰点低于其熔点.防冻蛋白质溶液的凝固点低于其熔点,两者之间的差值被定义为热滞值(TH).
  抗冻蛋白在冰晶表面的吸附是一个不可逆的过程,分子动力学模拟技术(MD)目前已逐步成为在分子尺度上研究反应微观机理的强大工具.在分子模拟中TIP4P-ICE水分子模型能准确拟合实际冰晶的相平衡线,实验发现冰晶成核存在过冷度和诱导期现象,利用分子动力学模拟冰晶的生长可靠性高.
  本文以甲虫抗冻蛋白为研究对象通过分子模拟技术,在分子层面上探究了甲虫抗冻蛋白分子抑制冰晶形成的微观过程.通过常规实验观察了冰晶在甲虫抗冻蛋白溶液中的生长特点:甲虫抗冻蛋白的加入并改变冰晶的相平衡线.
  本文基于吸附-抑制理论,根据抗冻蛋白在冰晶表面的吸附动力学过程,建立了抗冻蛋白吸附不可逆动力学模型,在低温下,讨论甲虫抗冻蛋白的热滞活性的问题中考虑了溶液中的水分子对其吸附的影响.认为在一定过冷温度范围内,水分子会增加冰晶表面的结合位点,促进对抗冻蛋白的吸附.但是温度过低时,水分子将会占据绝对优势而使冰晶不可控制地快速生长,并将计算结果与实验数据进行了对比,结果符合较好.
[硕士论文] 石璐璐
生物物理学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:可变剪切是调控基因表达和产生转录组以及蛋白质组多样性的重要机制,异常的剪切与疾病的发生有着密切的联系。研究表明,可变剪切过程会受到组蛋白修饰的调控。因此,针对不同的细胞系环境,剪切位点、可变剪切事件的精确识别,以及组蛋白修饰与可变剪切事件的相关性研究有助于揭示基因剪切及其可变剪切的调控机理。
  本文以人类B淋巴细胞系(GM12878)和骨髓性白血病细胞系(K562)为研究对象,利用TopHat分别识别出135332和127167个剪切位点,比对人类基因组注释信息,构建了外显子跳跃、可变供体剪切位点和可变受体剪切位点三类可变剪切数据库。对于外显子跳跃事件的中间外显子包含/跳跃模式,在GM12878和K562中分别得到945/193和782/193个样本;对可变供体剪切位点事件的远端/近端模式,在GM12878和K562中分别得到59/83和65/97个样本;对可变受体剪切位点事件的远端/近端模式,在GM12878和K562中分别得到50/89和56/80个样本。
  基于以上三种类型可变剪切事件,在两细胞系中分析了对应剪切模式的组蛋白修饰分布特征。结果显示:在中间外显子包含/跳跃模式间,H3K79me2在两细胞系中都呈现出差异性,但H3K4me2、H3K4me3、H3K9ac和H3K27ac仅在K562中有差异;在可变供体剪切位点事件的远端/近端模式间,H3K4me1在两细胞系中都呈现出差异,但H2AFZ、H3K9ac、H3K27ac、H3K79me2和H3K4me3仅在GM12878中呈现出差异性;在可变受体剪切位点事件的远端/近端模式间,H3K27ac、H3K4me2、H3K4me3在两细胞系中都呈现出差异,但H3K9ac仅在GM12878中呈现出差异,而H3K79me2仅在K562中呈现出差异。
  最后,对照GM12878和K562细胞系,发现了12个相对的可变剪切模式事件,通过GO分析发现这些模式中的基因具有多种分子功能,如蛋白质激酶结合等,同时参与了诸如细胞增殖和新陈代谢等生物过程,其中CELF1基因参与了表观遗传调控。
[硕士论文] 史明卉
生物物理学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:很多生活在寒冷低温环境的生物体内具有一类特殊的蛋白质,它们可以使生物细胞避免冰冻带来的伤害。这些蛋白质拥有共同的特性:能够以非依数性降低冰晶的生长温度却几乎不影响其熔点的温度,并且可以抑制冰晶的生长和重结晶。这种独特的蛋白质被称为抗冻蛋白(antifreeze proteins,AFPs),影响冰晶生长行为的现象即为热滞现象(Thermal Hysteresis)。由于抗冻蛋白独有的抗冻特性,使其在低温生物学研究领域具有广阔的应用前景。
  本文运用分子动力学模拟(MD)的方法分别探究冬鲽抗冻蛋白(wfAFP)和黄粉虫抗冻蛋白(TmAFP)对基面(Basal)、棱面(Prism)和二级棱面(Secondary prism)三种不同的冰-水(Ice-water)界面体系产生的影响。模拟结果显示:在低于冰晶熔点温度条件下,wfAFP、TmAFP分子能够诱导Ice-water界面体系中的固相水分子转化成液态水。另外选取与TmAFP结构相似、分子量接近的非抗冻蛋白(2N3D)进行模拟对比,通过分析蛋白质与冰晶界面形成的氢键数目,发现TmAFP分子很容易吸附结合到冰晶Basal面上。而非抗冻蛋白(2N3D)在低过冷度水环境中,与抗冻蛋白TmAFP相比,其结构极其不稳定,可能在低温条件下已经失去活性。以上分子动力学模拟研究结果,为理解AFPs分子热滞特性的机理提供了新的思路。
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