怎么将蛋白质蛋白质 晶体结构 软件一步一步修好

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&&&&&&“2016年蛋白质晶体结构精修软件PHENIX应用国际研讨会”( PHENIX)在上海大学乐乎新楼举行
“2016年蛋白质晶体结构精修软件PHENIX应用国际研讨会”( PHENIX)在上海大学乐乎新楼举行
  日,由上海大学量子与分子结构国际中心主办的&2016年蛋白质晶体结构精修软件PHENIX应用国际研讨会&(International Workshop on Applications of Protein Structure Refinement Program PHENIX)在上海大学乐乎新楼举行。合作单位有上海市生物物理学会、上海交通大学医学院、上海海计信息技术有限公司。由上海大学理学院Jeffrey Reimers院士和任伟教授担任会议主席,美国劳伦斯伯克利国家实验室的Pavel Afonine博士、Paul Adams博士、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的Tom Terwilliger博士及英国剑桥大学的Randy Read 教授应邀做了主题报告。来自中科院微生物所、北京大学、清华大学、上海交通大学、复旦大学、上海科技大学、上海大学、浙江大学、南方科技大学、北京师范大学、国家蛋白质中心、瑞金医院等众多高等院校和科研机构的师生学者参加了本次研讨会。
  14日上午8:55研讨会开幕,量子与分子结构国际中心执行主任任伟教授主持开幕式,主任Jeffrey Reimers院士致欢迎辞。 Paul Adams博士具体阐述了PHENIX软件的设计思想和主要特色,并对目前分子结构数据库中存在大量结构解析并不理想的现状进行了描述。Tom Terwilliger博士深入讲解了如何设计SAD(single wavelength anomalous diffraction)以及如何进行结果分析,有助于理解不同反射次数以及设置点数等对获得更为准确的亚结构的影响。Tom Terwilliger博士还分享了如何建立模型,甚至是使用低分辨率的数据建立模型以及密度修正来获得更为精确的结果的具体过程和相关经验。Randy教授讲授了一种巧妙地建立模型的思路&&分子替换法,此方法可以有效的对未知结构数据进行解析。Pavel博士则重点介绍了生物大分子的单晶结构解析现状和低温冷冻电镜蛋白质结构的解析与精修。参会老师同学积极交流,讨论充分收益匪浅。会议于15日下午5点圆满落幕。
  本次研讨会基于PHENIX软件,结合实际体系中的应用,对蛋白质晶体结构精修的方法学展开了深入的讨论,论述了与蛋白质晶体结构精修有关的重要实验结果、建模、实验工具和理论工具。本次研讨会对所有与会者及广大从事蛋白质晶体结构研究的科研工作者提升自身业务水平,以及互相之间展开全方位的有效合作研究起到了积极的推动作用。
相关会议新闻蛋白质晶体学简介;(根据牛津大学Stuart教授的讲义译编);目录;1引言………………………………………………………;2蛋白质测定的基本步骤…………………………………;3结晶………………………………………………………;4数据收集…………………………………………………;5相位测定…………………………………………………;6相位改善及扩展…………………………………
蛋 白 质 晶 体 学 简 介
(根据牛津大学 Stuart教授的讲义译编)
1引言………………………………………………………………………………………………1
2蛋白质测定的基本步骤…………………………………………………………………………2
3结晶………………………………………………………………………………………………4
4数据收集…………………………………………………………………………………………7
5相位测定…………………………………………………………………………………………1
6相位改善及扩展………………………………………………………………………………15
7电子密度图的解释……………………………………………………………………………16
8修正………………………………………………………………………………………… …17
9相关的信息……………………………………………………………………………………19
参考文献…………………………………………………………………………………………19
蛋白质及其复合物、组装体完整的三维结构的测定是研究生命活动中分子结构与功能关系 , 揭示生命现象的物理化学本质的科学基础。蛋白质及其复合物晶体的X-射线衍射是研究生物大分子三维精细结构的最主要的手段之一。在人类基因组全序列测定顺利完成和“后基 因 组时代”(Post- genome era)到来之际,生命科学的中心任务是揭示基因组的功能,
并在此基础上阐明遗传、发育、进化、功能调控等基本生物学问题,以及进一步解决与医
学 、环境保护、农业密切相关的问题。由于基因的功能最终总是通过其表达产物-蛋白质来实 现的,因此,要了解基因组全部功能活动(包括正常的和异常的),最终也必须回到蛋白质分子上来。目前,我们还不可能只用基因组DNA的一维序列预测生命活动的机理(mechanism)和途径 (pathway), 也难于仅用基因的信息去解释疾病发生与发展的分子机理。显然,在人类基因组测序完成 之 后的时代,在有关生命活动整合知识的指导下,以蛋白质及其复合物、组装体为主体的生 物 大分子的精细三维结构及其在分子、亚细胞、细胞和整体水平上的生物学功能的研究是生命科学的重大前沿课题,也是当前生物学领域中最具有挑战性的任务之一,在后基因组时代生物学发展中处于战略性的关键地位。
蛋白质晶体学是一门十分活跃的边缘学科,1960年-1997年之间已经有12名蛋白质晶体学家荣获诺贝尔奖。蛋白质晶体学不仅与生物学、医学有着密切联系,它的发展也需要物
理学、化学数学等学科以及计算机科学作为它的基础 。蛋白质晶体学也是一门发展很快的年轻学科。从1934年Bernal得到胃蛋白酶单晶衍射照片算起,也仅有66年的历史。但无论从结构测定的方法还是从结构测定所用的仪器都有了飞跃的发展。多对同晶重原子置换法(MIR)的提出,使蛋白质晶体结构分析在方法上有了重大的突破;以后又有了分子置换法(MR);由于可变波长的同步辐射加速器的应用,近年来又发展了多波长反常散射法(MAD)。随着科学技术的发展, 高速大容量计算机的出现, 在衍射数据的收集方法上经历了一个否定之否定螺旋式上升的发展。从最初的有层线屏的底片法,到以后有计算机控制的逐点收集的衍射仪法, 到目前有各种形式的面探测器, 大大加快了衍射数据收集的速度。
X-射线光源的强度也有了极大的提高, 第三代同步辐射加速器,结合Laue法的应用, 使
晶体学出现了一个崭新的领域,研究时间分辨的动态晶体学。 因此, 以一章的篇幅, 把蛋白质晶体学作一个全面完整的介绍, 那是很困难的。牛津大学Stuart教授是国际上最著名的结构生物学家之一,笔者聆听过他在牛津大学的“蛋白质晶体学讲座”,他以他多年来在该研究领域成功的经验、独特的手笔介绍了该领域的基础本概念和最新方法。正因为如此,并征得他本人同意, 本讲义将他的讲 稿 为主, 而不另写(也因为限于笔者的水平)。希望读者建立起对蛋白质晶体学这门发展中的学科 的正确的、国际规范化的全新的概念,为此,本讲义还将附加中英文专业术语解释;同时了解当前最新的研究方法,特别是在实际应用中的经验和特别需要注意的问题,这一点与其它同类书籍有着很大的不同,这不但对 于 正在从事生物大分子晶体结构测定的研究人员也具有极其重要的参考价值,同时可以作为 其他相关学科对蛋白质晶体学有兴趣的本科生、研究生和科研人员的入门书。此外,蛋白质结晶学是一个专业跨度较大,同时专业性又非常强的领域, 因此, 本讲义仅仅 是试图让大家建立起对蛋白质结晶学这门学科的正确的概念,同时也概括了当前研究中最新的方法以及必要的基本原则。更详细的参考书、有关结构解析的程序包、网页地址、有关国际组织及数据库的分类在讲义的最后部分中列出。
2蛋白质结构测定的基本步骤
X射线晶体学可在原子或接近原子的水平上分析蛋白质的精细三维结构。 3?以上分辨
率的蛋白质精细结构可提供丰富的信息, 如特定原子的位置, 它们之间的相互关系( 如氢键等), 溶剂的亲和性及分子内柔性的变化等。目前,应用X射线晶体学技术可以测定分子量达到107D级的全病毒.和2.5x106D级的核糖体。其关键在于是否能够获得高度有序的蛋白质晶体。X射线晶体学研究通常采用的X射线波长与化学键键长相当, 也与晶体内的原子间距离相应,约为1?左右。 一个晶体包括上亿个有序排列的基本单元( 如一个蛋白质分子); 在晶体的所有重复单元中,每个原子的核外电子对X射线散射的波形是可以叠加的。散射可通过傅立叶综合计算重复单元 (蛋白质等) 的电子密度图 然而电子密度图的计算必须得到散射光束的振幅( 可直接测量) 和它们的相位(不能直接测量, 因而存在相位问题)。
蛋白质结构测定主要包括以下几个过程:
第一步结晶: 需要通过大量的条件筛选和优化以使蛋白质分子间的弱相互作用促使蛋白质分子形成高度有序的晶体而不是随机聚合形成沉淀。这就要求溶液中的蛋白质处于过饱和状态, 并只形成少数的成核中心, 使晶体能持续地慢慢地生长成大单晶。
第二步数据收集: 通常利用( 单波长) X射线光束照射在一定角度范围内旋转的蛋白质晶体,同时记录晶体对X-光散射的强度。这些强度可转换为结构测定中的结构因子的振幅(|Fhkl |. 此外, 在Laue法中, 晶体通常保持静止而使用连续X光波长(白光)收集数据。
第三步相角的测定: 结构因子的振幅(|Fhkl |)及相角(?hkl )是物理上相对独立的量。 由于结构因子相角的全部信息在收集数据时丢失, 因此必须通过其它途径来得到它们的数值。 除结晶外, 相角的测定在结构分析中仍然是一个问题最多的部分。
第四步相角的改进(优化):电子密度图的质量及其后的可解释性主要决定于相角的准
确性。有的情况下采用晶胞中不对称单元中的等同部分(例如,一个以上的等同分子)的电
子密度平均,有可能大大地改善误差较大的起始相角。
第五步电子密度图的解释:相位确定后,可开始计算电子密度图。若从电子密度图能跟
踪出肽链走向和分辨出二级结构(如基于高分辨率的数据, 通常这意味着衍射数据的分辨率至少达到3.5?), 则可能推出多肽链的三维折叠方式。进而根据氨基酸序列, 就可能构建出原子坐标形式的蛋白质结构模型.。
第六步修正:考虑到已建立的立体化学资料(如键长, 键角等) 的限制, 根据X射线衍射
数据对初始的蛋白质分子模型进行修正。下面我们将着重论述以上各阶段的主要内容。
蛋白质结晶技术的综述请参看参考书5-7。通常只需要毫克级的均一的蛋白纯品( 通常
纯度至少超过95%)便可进行蛋白质结晶研究。最初的条件实验一般需要1-2mg, 但最终得到解析出蛋白质结构所需的数据,可能需要几毫克或更多的蛋白质样品。在摸索晶体生长条件时应考虑分子生物学家或蛋白质化学家所提示的溶液中影响蛋白质稳定性及构象 的各种因素;尽量避免蛋白质样品的反复冻融, 已经证明许多蛋白冷冻干燥处理后对结晶不利;使用5-50mg/ml甚至更高浓度的蛋白质溶液, 一般来说, 浓度越高, 效果越好, 至少起始时是如此。不过也有浓度为2mg/ml蛋白质结晶的先例;过滤蛋白质溶液, 缓冲液等, 清洁任何玻璃或塑料表面上的尘粒 (光学商店清洁镜头的除尘器效果很好), 以最大限度地减少成核中心的数量。摸索蛋白质结晶条件最常用的方法是应用汽相扩散技术的悬滴法(图1a). 因为此法不但可节省样品而且可有效利用储存空间。 此法是使任何挥发性的组分在小液滴和大样品池间达到平衡,使蛋白质液滴中沉淀剂及蛋白质的浓度逐渐增加, 达到过饱和状态, 最终析出晶体。晶体生长的基本装置是Linbro多孔组织培养板及用二甲基二氯硅烷硅化后
的玻片或塑料盖玻片。
悬滴法长晶体包括以下四个步骤:
第一步, 在作结晶实验之前,最好对蛋白质样品进行离心,以除去不溶解的蛋白和杂质,
以减少不必要的成核中心, 此外,对蛋白质样品进行超滤,也是值得推荐的。
第二步, 采用“吹气法”除去培养晶体用的组织培养板和盖玻片上可能带有的灰尘。
第三步,在组织培养板的孔中加入0.2 - 0.5ml经过超滤的含沉淀剂及添加剂的缓冲液,
作为池液, 孔边缘涂上真空脂。
第四步, 吸1ul或2ul池液放到硅化后的盖玻片上, 加等体积蛋白溶液至此池液上 (这个
体积比将决定平衡后的蛋白质浓度),混合均匀, 应避免气泡出现。
第五步, 翻转盖玻片盖在孔上, 检查密封是否良好。
上述方法中步骤2和4目前己可在自动化仪器中进行(8), 但是, 绝大部分拥有该仪器的
实验室最终还是乐意采用手工方法。起始的条件实验常在感兴趣的区域(通常低于沉淀蛋白所需的浓度)进行,然后再进行实验条件的优化。一般的, 蛋白质晶体生长所需的硫酸胺等沉淀剂浓度在理想浓度的1%或2%偏差范围内, 但对于不同分子量的聚乙醇胺(PEG)则
可宽松一些。晶体在数小时至数月后出现。通常,微晶可用作晶种以长出合用的晶体(9)。
汽相扩散法的另一种形式是坐滴法(图1c), 坐滴中含池液和蛋白溶液各1-2 ul。此方法
对于以下情况非常适用:即使用非离子去垢剂作为添加剂表面张力较低时;或用PEG或乙醇作为沉淀剂 (由于凝结等问题, 悬滴体积趋于增大)时;反向扩散导致液滴增大时;或结晶条件已确定, 需要大量晶体时。
除汽相扩散技术外,微量透析法(Dialysis buttons from Cambridge Repetition Engineers)和微量批处理法(Douglas Instruments Ltd) 也是值得了解的。由于多种因素的影响, 蛋白质结晶仍是一门艺术。 表1列出了一些目前经常用到的进行蛋白质结晶的基本条件和思路。硫酸胺, 二甲基-2,4-戊烷二醇(MPD)及PEG 4000是初次结晶时经常使用的沉淀剂, 在参考书7中列出了用这些沉淀剂进行的一些研究项目,表1中列出的很多方案在参考书5-7中都有介绍。应用不完全因子法筛选实验条件的子集合方法目前在几个实验室经常使用(Hampton Research)(10)。动态光散射法目前已被发展用于监测潜在的结晶条件, 可以作为摸索结晶条件的辅助工具(11)。当单独的蛋白质不能结晶时, 往往能与其抗体(Fab片断)以及其他生物大分子共结晶(12)。非离子去垢剂可辅助几个完整膜蛋白的结晶而大大拓宽了晶体学的研究领域(13,14)。糖基化位点较多的蛋白也需要特殊考虑, 一个方法是使用神经氨酸酶的处理方法以降低糖基化水平。最近有建议使用甘油作为辅助溶剂以帮助柔性较大的蛋白结晶
(15)。然而分子内的高柔性常常迫使人们使用截去蛋白的N 端或C端(柔性过大的部分)以后再进行结晶。
在初次出现晶体时,往往需要回答以下两个问题:
1. 是盐晶体吗? 盐晶体通常具有很高的双折射和很高的密度, 硬玻璃样的外表, 因而易于区分;用衍射来鉴定,它在高分辨率下 (通常6?下什么也没有) 只有少数几个很强衍射点。
2.其次是它们能给出有用的衍射吗? 遗憾的是宏观观察时很有序的(甚至是双折射) 的
真正蛋白质晶体可能在微观上仍不够有序而不能衍射, 或只能达到较低的分辨率(低于4?) ,
形成多晶或双晶的晶体当然是无法使用的。根据我们的经验, 添加剂如β-正辛基?-D-吡喃型葡糖(苷)甙 (β-octyl glucoside) 可能有助于消除孪晶的问题(16)。
表1: 结晶实验中的常用条件和思路
盐: 硫酸胺, 甲酸胺, 柠檬酸钠
PEG: 400, , , 20000
有机溶剂: MPD, 乙醇 (4?C, 很难避免其蒸发)
混合物: PEG+0.5-1M LiCl或NaCl, 盐+2-4%有机溶剂
0.25%-1% 非离子去垢剂 如β- 正辛基?-D-吡喃型葡糖(苷)甙 (β-octyl glucoside)
二氧六环 (Dioxane)
金属离子 如Ca2+, Zn2+
还原剂: DTT
缓冲液类型
温度: 通常尝试5?C和20?C
结晶环境: 重力或微重力 (太空中结晶, 很费钱!)
共晶生长试剂
单克隆抗体片断(Fabs)
蛋白样品的变化
采用限制性蛋白酶酶解
采用基因工程方法修饰N端或C端(如截短)
采用不同种类的蛋白或突变体蛋白
采用不同表达系统 (如“对付”糖基化等)
通过测量蛋白质晶体的密度可计算晶体中溶剂所占体积的比例及不对称单元中蛋白质分子的数目。 测量可采用蔗糖密度梯度法,对于含溶剂较多的晶体,由于蔗糖掺入晶体内, 必须进行相对于时间进程的一系列密度测量, 这样才可推知时间为零时的正确密度。
方法2:相对于时间进程的晶体密度测定方法步骤如下
1. 制备浓度梯度为5%的从10% (w/w) 到60%的蔗糖溶液系列。
2. 从高浓度到低浓度一层一层地铺在超离心管中,对溶液加热可以增加流动性,因此 可能有助于这一步实验的进行。
3. 使用范围在1.05-1.25g/cm3 的已知密度的二甲苯或溴苯进行校正。在梯度中加入一系列已知密度的小液滴, 在水平转头中离心(30?s, 多少转?), 即可确定梯度标记图。
4. 在梯度中加入一个晶体, 离心30秒 测量位置, 然后推算出密度, 随后以几分钟为时 间段进行重复测量。
5. 将测量结果拟合为一次指数函数的形式并外推获得时间为零时的晶体密度数值.
假设蛋白质的一个典型蛋白质结构部分具有特定的体积为0.74cm3/g, 可用下式进行计算:
Mp[Da] =2.324(v/n) [?3]{?c[g/cm3]-1}
V: 单位晶胞体积 n: 单位晶胞内不对称单元的数量
?c: 晶体密度 Mp:不对称单位的蛋白质质量
采用同步辐射加速器光源收集数据,体积为0.1x0.1x0.1mm3或更小一些的有序晶体已足够。在一般实验室里用旋转阳极作为X光光源收集数据,则需要较大的晶体。 蛋白质晶体通常装在适当内径的玻璃或石英毛细管中 (Astrophysics Research Ltd.), 见图2a。参考书20中给出了详细的晶体操作注意事项。易碎的平板样晶体可装在特制的扁平毛细管中(20)。
如计划在数据收集过程中浸入底物则可将晶体装在一个流动的小盒中(20)。室温下,晶体
在X射线照射下会受到损伤,影响它的寿命。在低温条件下收集数据,将会延长晶体寿命,
提高数据的质量。高盐环境中生长的晶体,通常冷冻至C10℃不会有不良影响。在低温条件下收集数据,可用Cryo装置。通过表面张力将晶体悬置在一个薄金属圈限定的液滴中(22), 然后,将晶体快速冷冻至液氮温度(通常在100K左右), 这样可大大延长晶体寿命(23), 见图2b。但使用者必须预先评估特定的晶体在实现这个过程中经常遇到的困难与使用此法的益处。只有为每一个新蛋白质晶体建立一个最佳的条件(主要是选择合适的冷冻保护剂)才能真正地受惠于低温数据收集。一些对温度变化特别敏感的晶体,必须严格在其生长温度的环境中安装。
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 纽扣的缺点是纽扣中的蛋白质晶体不能通过极化显微镜观察到。 另一中微透析方法在...还将得到一个溶菌酶晶体的 X 射线衍射图像, 这将提供对 X 射线衍射的简介。...  蛋白质结晶_生物学_自然科学_专业资料。1.3 结晶方法(Crystallization Techniques...还将得到一个溶菌酶晶体的 X 射线衍射图像,这 将提供对 X 射线衍射的简介。...  然后简介结构完全以学生已有的知识作为引导进行探索。以问题为桥梁,通过引导学生...[讲述]蛋白质广泛存在于生物体内,蛋白质是生命的基础,没有蛋白质就没有生命。...  蛋白质种类繁多,功能多样,是生命活动的主要承担者,学好这部分内容 对学生从分子...简介必需 氨基酸与非必需氨基酸及其实用性。 有 8 种氨基酸是人体细胞不能合成 ...  第一,蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的,正如课本 中开头描述的,它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的,也与基 因组学、蛋白质...  第一节提到细胞中含量最多的有机物 是蛋白质,以后学到载体蛋白、酶等知识都...方式 *注意氨基酸之间的反 简介必需氨基酸与非必需氨基酸及其实用性。 *过渡 *...  三、教学重点难点: 重点:蛋白质的性质。 难点:氨基酸的性质和肽的形成 四、学...然 后简介结构完全以学生已有的知识作为引导进行探索。 以问题为桥梁, 通过引导...  步骤为: 蛋白质分离、 提纯→单晶培养→晶体学初步鉴定→衍生 数据收集→结晶解析→结构精修→结构表达。 (2)其他方法:NMR、紫外差光谱、荧光和荧光偏振、圆二色...  三、蛋白质工程的进展和前景 1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的,它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技 术的发展而诞生的,与基因组学、蛋白质组学、...蛋白质晶体学中的相位解析优化以及三维模型构建的研究--《清华大学》2014年博士论文
蛋白质晶体学中的相位解析优化以及三维模型构建的研究
【摘要】:蛋白质晶体学作为结构生物学的重要组成,其研究内容包括蛋白质样品制备、晶体培养与优化、数据收集以及结构解析与模型构建等。其中,结构解析和模型构建是十分重要的方面。随着数据处理和结构解析软件自动化水平的不断提高以及方法的不断改进,结构解析与模型构建的难度也不断降低。此外,同步辐射、自由电子激光等优质光源以及新的探测器在数据收集上的广泛应用,大大提高了晶体衍射原始数据的质量,也使得晶体结构的解析更为便捷。以上这些进步,使得越来越多的科研工作者能够通过蛋白质晶体学从分子层面来深入了解和阐明其研究对象的工作机理。在这些进步的同时,我们也注意到,不同蛋白质晶体其结构解析的难度是不一样的。技术的发展固然扩展了结构能否解析的极限,使得晶体结构在衍射分辨率较低、初始相位较差的情况能够解析。但在很多情况下,尤其是对膜蛋白和分子量很大的复合物来讲,晶体的衍射很多时候并不能达到理想的状态,能够获得的初始相位也经常很差。对于这些课题来讲,晶体的优化一般需要花费非常多的时间与人工工作量,在这种情况下,能否根据已有的数据来完成对这些困难晶体结构的解析将是十分重要的,但也往往对研究者有更多的晶体学知识和更高的实际经验的要求。本文将对X射线晶体学的原理做简要的介绍,并结合晶体结构解析的实际情况,对有代表性的蛋白质晶体衍射数据收集和结构解析进行实例分析。其中实例分析主要集中在对分子置换法、单波长反常散射法以及多波长反常散射法运用,并对每个例子在相位解析中遇到的问题、解决问题的关键方法以及相位优化过程进行了讨论和说明。为了使得叙述整体性更好,选择的这些代表实例主要集中在核酸特异性识别蛋白(TALE/DNA、PPR/RNA以及Lsm/RNA)、糖转运蛋白(XylE和GLUT1)、γ-分泌酶相关蛋白(DpNCT和PSH)以及其它结构解析过程比较有代表性的蛋白。在这些结构的解析过程中,应用了不同的方法最终使得相位问题得到解决,希望这些方法和经验能够为其他研究人员提供借鉴意义。
【关键词】:
【学位授予单位】:清华大学【学位级别】:博士【学位授予年份】:2014【分类号】:Q51【目录】:
摘要3-4Abstract4-9主要符号对照表9-11第1章 引言11-21 1.1 X射线晶体学12-15
1.1.1 X射线晶体学的发展历程12-14
1.1.2 X射线晶体学的原理14-15 1.2 X射线衍射中的相位问题15-18
1.2.1 相位问题是如何产生15-16
1.2.2 相位问题的解决方法16-18 1.3 本研究的目的和内容18-21
1.3.1 总结蛋白质晶体衍射数据的收集与数据处理18-19
1.3.2 对不同晶体初始相位的解析以及优化19-20
1.3.3 如何搭建生物大分子三维结构模型20-21第2章 蛋白质晶体衍射数据的收集与处理21-30 2.1 X射线光源的发展21-24 2.2 晶体衍射数据收集方法24-27 2.3 数据处理的常用软件27 2.4 数据收集的注意事项27-29 2.5 系统消光与空间群的判断29-30第3章 分子置换法与实例分析30-54 3.1 分子置换法的原理30-32 3.2 TALE蛋白和DNA复合物晶体结构的解析32-37
3.2.1 TALE蛋白的发现以及其对DNA的序列特异性识别32-34
3.2.2 分子置换法对dHax3/DNA复合物结构的解析34-35
3.2.3 TALE蛋白和DNA相互作用的机制35-36
3.2.4 TALE蛋白对甲基化DNA和DNA/RNA杂合双链的识别36-37 3.3 Yca1蛋白晶体结构的解析37-41
3.3.1 Metacaspase Yca1的生物学意义37
3.3.2 利用低分辨区对Yca1分子置换结果的分析37-41 3.4 RIP蛋白晶体结构的解析41-43
3.4.1 RIP蛋白的生物学意义41
3.4.2 Rossetta在RIP1模型构建中的应用41-43 3.5 Lsm1-7 以及Lsm2-8 蛋白晶体结构的解析43-49
3.5.1 Lsm1-7 在RNA降解通路以及Lsm2-8 在RNA剪切中的作用43-44
3.5.2 数据收集的过程44-45
3.5.3 同源结构的NCS平均对Lsm1-7 晶体的相位优化45-49 3.6 GLUT1蛋白晶体结构的解析49-54
3.6.1 GLUT1在人体葡萄糖转运过程中的重要意义49-50
3.6.2 GLUT1的数据收集与模型修正50-54第4章 单波长反常散射法与实例分析54-84 4.1 单波长反常散射原理简介54-56 4.2 UVR8蛋白晶体结构的解析56-60
4.2.1 UVR8在植物感受UV-B紫外光中的作用56-57
4.2.2 UVR8的数据收集与结构解析57-60 4.3 NelC蛋白晶体结构的解析60-65
4.3.1 NelC的生物学意义60-61
4.3.2 电子密度的分子置换与NleC蛋白晶体结构的解析61-65 4.4 XylE蛋白晶体结构的解析65-70
4.4.1 XylE是GLUT1-4 在细菌中的同源蛋白65-66
4.4.2 XylE的数据收集与结构解析66-70 4.5 PPR蛋白晶体结构的解析70-74
4.5.1 PPR对RNA的特异性识别70
4.5.2 PPR单体及其与RNA复合物的数据收集与结构解析70-74 4.6 DpNCT蛋白晶体结构的解析74-84
4.6.1 DpNCT与 γ-分泌酶74-75
4.6.2 DpNCT的数据收集与结构解析75-81
4.6.3 γ-分泌酶结构模型的构建81-84第5章 多波长反常散射与实例分析84-98 5.1 多波长反常散射的原理84-85 5.2 TAL效应蛋白单体结构的解析85-91
5.2.1 TALE蛋白的数据收集85-87
5.2.2 内部螺旋对称性与TALE蛋白的结构解析87-91 5.3 PSH蛋白晶体结构的解析91-98
5.3.1 PSH是Presenilin在古细菌中的同源蛋白91-92
5.3.2 交叉晶体平均在PSH晶体相位优化中的应用92-98第6章 蛋白质三维模型的构建与分析98-102 6.1 蛋白质结构模型搭建98 6.2 如何判断氨基酸的顺序98-101 6.3 模型搭建的评测标准101-102第7章 讨论与总结102-107 7.1 本文的总结102 7.2 对分子置换法的讨论和总结102-103 7.3 对单波长反常散射法的讨论和总结103-104 7.4 对多波长反常散射法的讨论和总结104-106 7.5 对模型构建的讨论和总结106 7.6 本文的创新之处106 7.7 对X射线晶体学的展望106-107参考文献107-113附录 相关研究蛋白数据收集与结构修正的统计表格113-128致谢128-130个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果130-132
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