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遗传 2025年第2期47卷 211-227页

作者：张林姚卓成陆剑唐小鹿北京大学生命科学学院生物信息学中心蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871

由严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-Co V-2)引起的2019冠状病毒病(coronavirusdisease2019,COVID-19)大流行给人类生命安全和全球经济造成了巨大冲击。SARS-Co V-2基因组的快速变异引起了广泛关注,基因组中几乎每个位点都发生过单核苷酸变异(single nucleotidevariants,SNVs),其中刺突蛋白上的变异在病毒的适应性进化和传播中起着尤为关键的作用。本文综述了SARS-Co V-2及非人类动物中相关冠状病毒的系统发生关系,并深入分析了SARS-Co V-2的谱系划分以及关键氨基酸变异对病毒生物学特性的影响。此外,本文还概述了当前面临的挑战,并展望了深度突变扫描(deep mutational scanning,DMS)结合人工智能方法在预测新冠病毒变异株流行趋势中的广阔应用前景。

关键词：新冠病毒谱系划分分子进化适应性变异流行趋势

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β-桶外膜蛋白质生成机制的活细胞探究

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中国生物化学与分子生物学报 2025年第1期41卷 36-51页

作者：王妍昌增益细胞逆境响应与代谢调控福建省高校重点实验室福建师范大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京大学生命科学学院北京大学蛋白质科学中心

β-桶外膜蛋白是革兰氏阴性菌外膜以及真核细胞线粒体和叶绿体外膜上广泛存在的一类膜整合蛋白质。细菌β-桶外膜蛋白质的体内生成是一个十分复杂的过程，包括多肽链在细胞质内的合成，跨内膜转运，穿过亲水的膜间质空间最后到达外膜，... 详细信息

β-桶外膜蛋白是革兰氏阴性菌外膜以及真核细胞线粒体和叶绿体外膜上广泛存在的一类膜整合蛋白质。细菌β-桶外膜蛋白质的体内生成是一个十分复杂的过程，包括多肽链在细胞质内的合成，跨内膜转运，穿过亲水的膜间质空间最后到达外膜，完成最后的折叠。在β-桶外膜蛋白生成过程中，膜间质中的质量控制因子SurA、Skp和DegP等通过何种机制帮助β-桶外膜蛋白在亲水的膜间质环境中完成运输和折叠，以及内膜上的SecYEG-SecDF-YidC复合体和外膜上的BAM复合体以何种形式与膜间质质量控制因子相互作用，并共同完成β-桶外膜蛋白的体内合成，是一直以来亟待回答的科学问题。本文就革兰氏阴性菌β-桶外膜蛋白生成机制的研究进展，以及各种新技术尤其是非天然氨基酸体内光交联技术，及高通量聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术在研究β-桶外膜蛋白折叠中间体的应用进行介绍，为外膜蛋白生成机制的研究提供新的思路。

关键词： β-桶外膜蛋白膜蛋白生成非天然氨基酸体内蛋白质光交联蛋白质超级复合体

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蛋白质之活细胞探究

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科学通报 2021年第35期66卷 4524-4538页

作者：昌增益北京大学生命科学学院蛋白质及植物基因研究国家重点实验室北京大学蛋白质科学中心北京100871

人类对蛋白质的认识过程经历了200多年,但大部分研究都在活细胞体之外开展.随着认识生命之手段和方法的不断更新与改进,科学家更加关注生命体内发生的事件.因此,从体外到体内,从定性到定量将成为蛋白质研究领域的新趋势.本文简要总结了... 详细信息

人类对蛋白质的认识过程经历了200多年,但大部分研究都在活细胞体之外开展.随着认识生命之手段和方法的不断更新与改进,科学家更加关注生命体内发生的事件.因此,从体外到体内,从定性到定量将成为蛋白质研究领域的新趋势.本文简要总结了活细胞内蛋白质研究的现状以及我们实验室的部分代表性研究成果.首先介绍已经建立的主要方法体系,包括绿色荧光蛋白标记法、活细胞核磁共振波谱法、非天然氨基酸标记法等.之后,重点介绍非天然氨基酸标记方法体系,以及我们实验室对这一技术体系进行的改进,包括:创建用于在目标蛋白质中引入非天然氨基酸Bpa的LY928大肠杆菌菌株;建立将非天然氨基酸随机引入目标蛋白质的任何氨基酸残基位点的方法体系;建立直接在大肠杆菌基因组中对目标蛋白质编码基因进行碱基点突变的方法体系;开发单块胶可分析384种蛋白质样品的高通量聚丙烯酰胺凝胶电泳技术.为说明这种通过非天然氨基酸引入而开展活细胞内蛋白质研究体系的有效性,列举了我们实验室所获得的部分代表性成果:在研究细菌分裂关键蛋白质FtsZ动态组装机制时意外发现的、存在于停止分裂细胞中的、可逆亚细胞结构——复苏延迟体(regrowth delay body);揭示细菌ATP合酶复合体在细胞处于不同条件下实施独特的"换挡"活性调节机制;揭示一种参与细菌外膜蛋白新生肽链转运的超级蛋白质复合体的存在;揭示抗酸分子伴侣蛋白HdeA在极端酸性细胞条件下通过丧失其三维空间结构而保护包括中性分子伴侣蛋白在内的底物蛋白质的独特机制;揭示一直被认为具有双功能的DegP蛋白主要发挥蛋白质水解酶功能,不具明显的分子伴侣功能;揭示活细胞中小分子热休克蛋白响应温度变化而发生层级性结构和活性变化.最后,作者通过提出一系列有待回答的科学问题对在活细胞中探究蛋白质的前景进行了展望.

关键词：非天然氨基酸介导的蛋白质活细胞光交联高通量聚丙烯酰胺凝胶电泳复苏延迟体 ATP合酶蛋白质生成抗酸分子伴侣蛋白HdeA

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人松弛素原样蛋白H2在大肠杆菌中的表达、分离纯化及鉴定

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生物化学与生物物理学报 2002年第5期34卷 595-600页

作者：陈历明杨兴文唐建国北京大学生命科学学院、蛋白质工程与植物基因工程国家重点实验室北京大学生命科学学院、蛋白质工程与植物基因工程国家重点实验室北京100871

利用聚合酶链式反应方法 ,从含有人前松弛素原cDNA基因的质粒 pMALp2X-hRLXH2上得到人松弛素原H2的编码基因 ,亚克隆到温度诱导型原核表达载体pBV2 2 0上 ,转化大肠杆菌DH5α细胞。经 4 2℃温度诱导 ,获得了目的基因的高效表达。目的蛋... 详细信息

利用聚合酶链式反应方法 ,从含有人前松弛素原cDNA基因的质粒 pMALp2X-hRLXH2上得到人松弛素原H2的编码基因 ,亚克隆到温度诱导型原核表达载体pBV2 2 0上 ,转化大肠杆菌DH5α细胞。经 4 2℃温度诱导 ,获得了目的基因的高效表达。目的蛋白质以包含体的形式存在于大肠杆菌细胞中。菌体经过超声波破碎 ,包含体裂解 ,蛋白质的体外变性还原 ,复性 ,SephadexG 75凝胶过滤层析 ,反相快速蛋白质液相层析等一系列分离纯化过程 ,得到了高纯度的重组Met 人松弛素原样蛋白H2 ,得率约为 2～ 3mg/L。对纯化的目的蛋白质进行了SDS PAGE电泳纯度分析 ,氨基酸组成分析 ,通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法测得目的蛋白质的分子量为 183 90 .4 (理论计算值为 183 92 .3 )。

关键词：人松弛素原样蛋白表达蛋白质纯化基因工程

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A7-B7二硫键缺失对胰岛素原重折叠及结构的影响（英文）

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生物化学与生物物理学报 2003年第2期35卷 122-126页

作者：刘颖唐建国北京大学生命科学学院、蛋白质工程与植物基因工程国家重点实验室北京大学生命科学学院、蛋白质工程与植物基因工程国家重点实验室北京100871

为研究A7 B7二硫键在胰岛素原结构和折叠中的作用 ,构建了A7 B7二硫键缺失的胰岛素原突变体 ,研究了其与野生型胰岛素原在体外重折叠产率、自由巯基氧化速度、CD谱、受体及抗体结合活性 ,以及对胰蛋白酶酶切敏感性的差别。结果表明 ,A7... 详细信息

为研究A7 B7二硫键在胰岛素原结构和折叠中的作用 ,构建了A7 B7二硫键缺失的胰岛素原突变体 ,研究了其与野生型胰岛素原在体外重折叠产率、自由巯基氧化速度、CD谱、受体及抗体结合活性 ,以及对胰蛋白酶酶切敏感性的差别。结果表明 ,A7 B7二硫键缺失可导致胰岛素原α 螺旋明显减少以及对胰蛋白酶的酶切敏感性显著增加 ,其对胰岛素原结构的影响主要导致了受体结合活性的大幅度降低。突变体在体外重折叠 1h后巯基氧化速率较野生型明显减慢 ,但其最终折叠产率与野生型相当。由此提出一个胰岛素原折叠的可能途径 ,即A链链内二硫键最先形成 ,然后是两对链间二硫键。且A2 0 B19二硫键比A7 B7二硫键很可能先形成 ,在折叠中更重要。

关键词：二硫键体外重折叠胰岛素原二级结构

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G-蛋白Rab3a对神经生长抑制因子(GIF)抑制神经元细胞生长作用的影响

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生物化学与生物物理进展 2005年第11期32卷 1069-1074页

作者：庞立岩茹炳根北京大学生命科学学院蛋白质工程与植物基因工程国家重点实验室

为了深入研究Rab3a和神经生长抑制因子(GIF)的相互作用,在大鼠海马神经元细胞原代培养体系中,用MTT还原法定量研究了Rab3a对GIF神经生长活性的影响,发现Rab3a可以替代脑提取物而使GIF发挥神经生长抑制活性.接着又利用多克隆抗体方法研究... 详细信息

为了深入研究Rab3a和神经生长抑制因子(GIF)的相互作用,在大鼠海马神经元细胞原代培养体系中,用MTT还原法定量研究了Rab3a对GIF神经生长活性的影响,发现Rab3a可以替代脑提取物而使GIF发挥神经生长抑制活性.接着又利用多克隆抗体方法研究了GIF与Rab3a的相互作用,结果说明Rab3a是GIF发挥神经生长抑制活性所必需的蛋白质,并且它们的相互作用受空间位置的因素影响较大.在随后对它们相互作用的机理和可能的生物学意义进行了讨论.

关键词： Rab3a GIF 相互作用大鼠海马神经元细胞培养 MTT还原测定法

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转人小肠三叶因子侧耳中hITF的表达及在大鼠体内生物活性研究

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生物化学与生物物理进展 2004年第9期31卷 796-803页

作者：徐晓晶张竞袁燕俞梅敏茹炳根北京大学生命科学学院蛋白质工程和植物基因工程国家重点实验室北京100871

将人小肠三叶因子(hITF)用原生质体法导入糙皮侧耳(Pleurotusostreatus)中,检测表明,hITF在侧耳新鲜菌丝体中的表达量约为 10 0 0～ 2 0 0 0ng/g,最高约达 2 2 5 0ng/g.体内生物学活性研究证实,口服转hITF侧耳可有效地防止乙醇诱导的大... 详细信息

将人小肠三叶因子(hITF)用原生质体法导入糙皮侧耳(Pleurotusostreatus)中,检测表明,hITF在侧耳新鲜菌丝体中的表达量约为 10 0 0～ 2 0 0 0ng/g,最高约达 2 2 5 0ng/g.体内生物学活性研究证实,口服转hITF侧耳可有效地防止乙醇诱导的大鼠胃溃疡。

关键词：人小肠三叶因子(hITF) 糙皮侧耳表达多糖生物活性

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厚叶悬蒴苣苔BcWRKY1转录因子基因的克隆及初步的功能分析

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北京大学学报（自然科学版） 2007年第4期43卷 446-452页

作者：刘戈宇胡鸢雷赵锋祝建波林忠平北京大学生命科学学院蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室

通过RT-PCR程序,从经过SA诱导的厚叶悬蒴苣苔中获得含WRKY家族保守序列的一条cDNA片段。运用RACE(Rapid Amplification of cDNA Ends)技术获得全长1803bp的cDNA克隆,名之为BcWRKY1。序列分析表明:BcWRKY1与甘薯SPF1[D30038]相似性最高,保守区同源性达到84%。初步的Northern杂交分析表明:干旱、低温、高盐等逆境胁迫和外加SA、MeJA、JA、ABA等信号分子的诱导均能提高BcWRKY1基因的表达。但是表达情况各不相同。150mmol/L NaCl对BcWRKY1的诱导作用尤为明显和迅速。2168bp的BcWRKY1的基因组DNA克隆亦已获得,序列分析表明它含有4个内含子。

关键词：厚叶悬蒴苣苔 WRKY转录因子功能分析

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复苏延迟体(regrowth-delay body)作为一种标示休眠细菌的可逆亚细胞结构

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中国生物化学与分子生物学报 2019年第4期35卷 349-352页

作者：余家钰刘洋殷会佳昌增益蛋白质和植物基因研究国家重点实验室北京大学生命科学学院北京大学蛋白质科学中心

大约在1895年前后,人们就注意到一个有趣的现象,那就是在实验室批量培养细菌(如伤寒杆菌)的时候,每当细胞进入快速生长分裂状态之前,总是存在一个无任何生长迹象的潜伏期(latent period)或延迟期(lag phase)。而且这种复苏过程的延迟时... 详细信息

大约在1895年前后,人们就注意到一个有趣的现象,那就是在实验室批量培养细菌(如伤寒杆菌)的时候,每当细胞进入快速生长分裂状态之前,总是存在一个无任何生长迹象的潜伏期(latent period)或延迟期(lag phase)。而且这种复苏过程的延迟时间的长短与细胞经历上一次培养过程的时间有关:培养时间越长(细胞越老),复苏的延迟期越长;培养时间越短(细胞越年轻),复苏的延迟期越短[1]。究其原因,当时的观点是经历了长时间培养的细菌细胞

关键词：亚细胞结构抗生素持留菌延迟期

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实验教学用植物活体荧光影像系统的研制

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 127-132页

作者：王璠璘贺新强王东辉北京大学生物学国家级实验教学示范中心蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京大学生命科学学院北京100871

通过植物培养及拍摄系统的开发,研制低成本的植物活体荧光影像系统。该系统采用双层箱体结构设计,分为恒温光照培养系统和荧光记录系统两部分,可以为植物生长发育提供所需的生命支撑功能,还能实时获取植物生长发育过程中的关键图像,包... 详细信息

通过植物培养及拍摄系统的开发,研制低成本的植物活体荧光影像系统。该系统采用双层箱体结构设计,分为恒温光照培养系统和荧光记录系统两部分,可以为植物生长发育提供所需的生命支撑功能,还能实时获取植物生长发育过程中的关键图像,包括监控转基因植物发育过程中荧光信号的时空模式。利用该系统成功地对EGFP转基因烟草和拟南芥进行培养和实时观察。低廉的成本极大地扩展了该系统在实验教学中的运用,也为生命活动的观察和检测研究奠定基础。

关键词：仪器研制植物活体荧光影像系统植物培养实时显微记录仪植物培养箱

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