模型多肽Trp-Cage折叠形成机制的研究进展30-第2页
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模型多肽Trp-Cage折叠形成机制的研究进展30-2
“非重要”氨基酸残基在我们以前残基点突变对Trp；12,99?102；改变压强,；103?105；添加变性剂,；102,106,107；施加额外机械力的拉伸分子动力学(SMD)；108?112；等方；法以加速蛋白质的折叠过程,进而缩短模拟时间.；但因这些方法是在非平衡状态下模拟蛋白质的动力学行；们在研究模型多肽Trp-cage、70,94；微管活性肽段93,
“非重要”氨基酸残基在我们以前残基点突变对Trp-cage折叠天然态构型稳定机制的研究中发现它们对于结构的稳定形成仍具有一定的特殊作用,并且其作用程度与它们侧链位置及其稳定性都存在紧密联系(如图2所示).94这些“非重要”氨基酸侧链在模型多肽折叠过程中又是如何相互作用,对肽链的折叠完成发挥怎样的效用等问题并没有太多具体的报道,尤其是各个侧链分子之间相互作用的协同效应在折叠与解折叠过程中的作用依然不明确.或许这些问题的阐述对于全面理解Trp-cage折叠机制能够提供重要理论依据.相对于实验技术条件来讲,通过理论模拟计算研究在一定程度上能够克服实验上难以获得结构细节特征和实验条件限制因素的制约.尽管现有的全原子水平分子动力学方法在模拟的时间尺度上仍然受到一定条件的限制,一些研究者努力通过调节温度采用副本交换分子动力学(REMD),12,99?102改变压强,103?105添加变性剂,102,106,107施加额外机械力的拉伸分子动力学(SMD)108?112等方法以加速蛋白质的折叠过程,进而缩短模拟时间.但因这些方法是在非平衡状态下模拟蛋白质的动力学行为,有可能得不到真实的运动轨迹,因此这严重限制了对蛋白质动力学行为的理解.为此,我们在研究模型多肽Trp-cage、70,94微管活性肽段93,113,114和G蛋白结构域(GB1)69的折叠形成过程中,基于不改变多肽和蛋白质的折叠路径,但能加快构象转化速率和跨域较高构象能垒的思想,提出的一些新的模拟计算方法(例如温控分子动力学方法根据肽链构象转变行为适时调温可快速有效得到各个温度梯度下构象的稳定的平衡态,清晰显示肽链折叠转变路径;70,93距离限制性分子动力学方法结合原子力显微镜(AFM)拉伸实验原理,通过逐步调控肽链两端距离并固定肽链两端原子分别进行长程分子动力学模拟得到各个稳定平衡态,清晰给出肽链从完全伸展态到天然折叠态转变过程中的每个关键中间态与过渡态,并详尽刻画出整个折叠细节过程,69)不仅能够有效研究蛋白质或多肽在平衡状态下的折叠动力学行为,而且可快速获取有效、稳定的中间态构象以及过渡态结构,有效分解蛋白结构内部复杂的相互作用网络,给出一些实验与常规模拟方法无法得到的折叠细节,为折叠机制提供直接、可靠的依据.相信在未来计算硬件资源迅猛变革发展的同时,还会设计出更好的新算法加速蛋白质折叠难题的破解.4结束语蛋白质天然态折叠结构是其行使生物功能的生物物理基础,搞清楚蛋白质结构折叠机理对于理清结构与功能的关系至关重要.蛋白质肽链的折叠形成过程的驱动力主要取决于肽链上各个残基之间的相互作用.因此,蛋白质折叠机制的研究问题中首要考虑的就是氨基酸的侧链特性(如静电、疏水、盐桥、氢键、位阻等).迷你蛋白Trp-cage分子量小且结构典型,目前是研究蛋白质结构折叠机理的良好模型多肽,哪些侧链特性对其模型多肽Trp-cage折叠过程有影响?对于具有影响肽链折叠的侧链中,它们的影响比重又是如何分配?另外侧链间所形成相互作用的协同性对折叠完成的影响又是怎样?目前这些折叠细节的问题迫切要求我们能在未来的研究工作中提供能够解决上述问题的思路,同时该问题解决的思路也能够对我们理解蛋白质肽链折叠形成过程具有极大的促进作用.References(1)Yan,L.F.;Sun,Z.R.MolecularStructureofPTsinghuaUniversityPress:Beijing,1999.[阎隆飞,孙之荣.蛋白质分子结构.北京:清华大学出版社,1999.](2)Vendruscolo,M.Curr.Opin.Struct.Biol..doi:10.1016/j.sbi.(3)Fink,A.L.Curr.Opin.Struct.Biol..doi:10.1016/j.sbi.(4)Karplus,M.;McCammon,J.A.Nat.Struct.Biol..doi:10.1038/nsb(5)Parak,F.G.Rep.Prog.Phys..doi:10.85/66/2/201(6)Thomas,P.J.;Qu,B.H.;Pedersen,P.L.TrendsBiochem.Sci..doi:10.-00-8(7)Gellman,S.H.;Woolfson,D.N.Nat.Struct.Biol..doi:10.1038/nsb)Chellgren,B.W.;Creamer,T.P.Biochemistry4.doi:10.1021/bi049922v(9)Woody,R.Adv.Biophys.Chem..(10)Zhang,Z.Q.ActaPhys.-Chim.Sin.1.[张竹青.物理化学学报,1.]doi:10.3866/PKU.WHXB)Chen,K.X.;Jiang,H.L.;Ji,puterAidedDrugDesign――Principle,MethodsandAShanghaiScientificTechnologyPress:Shanghai,2000.[陈凯先,蒋华良,嵇汝运.计算机辅助药物设计――原理、方法及应用.上海:上海科学技术出版社,2000.](12)Thirumalai,D.;Liu,Z.X.;O'Brien,E.P.;Reddy,G.Curr.Opin.Struct.Biol..doi:10.1016/j.sbi.(13)Cai,W.S.;Chipot,C.ActaChim.Sin..[蔡文生,Chipot,C.化学学报,.]doi:10.30(14)Fuentes,G.;Nederveen,A.J.;Kaptein,R.;Boelens,R.;Bonvin,A.M.J.Biomol.NMR.doi:10.-005-)Wong,K.B.;Clarke,J.;Bond,C.J.;Neira,J.L.;Freund,S.M.;Fersht,A.R.;Daggett,V.J.Mol.Biol.7.doi:10.1006/jmbi.)Engen,J.R.Anal.Chem.0.doi:10.1021/ac901154s(17)Iacob,R.E;Engen,J.R.J.Am.Soc.MassSpectrom.3.doi:10.-012-0377-z(18)Dill,K.A.;Ozkan,B.S.;Shell,M.;Weikl,T.R.Ann.Rev.Biophys..doi:10.1146/annurev.biophys.37.558(19)Onuchic,J.N.;Wolyness,P.G.Curr.Opin.Struct.Biol..doi:10.1016/j.sbi.(20)Rizzuti,B.;Daggett,V.Arch.Biochem.Biophys..doi:10.1016/j.abb.(21)Lindorff-Larsen,K.;Piana,S.;Dror,R.O.;Shaw,D.E.Science.doi:10.1126/science.1208351(22)Shaw,D.E.;Maragakis,P.;Lindorff-Larsen,K.;Piana,S.;Dror,R.O.;Eastwood,M.P.;Bank,J.A.;Jumper,J.M.;Salmon,J.K.;Shan,Y.;Wriggers,W.Science.doi:10.1126/science.)Chan,H.S.;Zhang,Z.;Wallin,S.;Liu,Z.Annu.Rev.Phys.Chem..doi:10.1146/annurev-physchem-405(24)Goodfellow,J.M.;Moss,puterModelingofBiomolecularPBllisHorwood:NewYork,1992.(25)puterModelingofChemicalReactionsinEnzymesandSJonhWilev&Sons:NewYork,1991.(26)Leopold,P.;Montal,M.;Onuchic,J.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.1.doi:10.1073/pnas.89.18.8721(27)Bryngelson,J.D.;Onuchic,J.N.;Socci,N.D.;Wolynes,P.G.Proteins.(28)Mirny,L.A.;Shakhnovich,E.I.Annu.Rev.Biophys.Biomol.Struct..doi:10.1146/annurev.biophys.30.1.361(29)Dill,K.A.;Chan,H.S.Nat.Struct.Biol..doi:10.1038/nsb0197-10(30)Anfinsen,C.B.Science.doi:10.1126/science.181.)Thukral,L.;Smith,J.C.;Daidone,I.J.Am.Chem.Soc.47.doi:10.1021/ja9064365(32)Ma,B.;Nussinov,R.J.Mol.Biol.1.doi:10.1006/jmbi.(33)Wu,X.M.;Yang,G.;Zu,Y.G.;Zhou,put.Biol.Chem..doi:10.pbiolchem.(34)Liu,F.F.;Dong,X.Y.;Sun,Y.J.Mol.Graph.Model..doi:10.1016/j.jmgm.(35)Li,W.;Zhang,J.;Su,Y.;Wang,J.;Qin,M.;Wang,W.J.Phys.Chem.B14.doi:10.1021/jp076213t(36)Lazo,N.D.;Grant,M.A.;Condron,M.C.;Rigby,A.C.;Teplow,D.B.ProteinSci.1.(37)Guarnera,E.;Pellarin,R.;Caflisch,A.Biophys.J.7.doi:10.1016/j.bpj.(38)Cecchini,M.;Curcio,R.;Pappalardo,M.;Melki,R.;Caflisch,A.J.Mol.Biol.6.doi:10.1016/j.jmb.(39)Convertino,M.;Pellarin,R.;Catto,M.;Carotti,A.;Caflisch,A.ProteinSci..(40)Scherzer-Attali,R.;Pellarin,R.;Convertino,M.;Frydman-Marom,A.;Egoz-Matia,N.;Peled,S.;Levy-Sakin,M.;Shalev,D.E.;Caflisch,A.;Gazit,E.;Segal,D.PloSOne101.(41)Terwilliger,T.C.;Eisenberg,D.J.Biol.Chem.6.(42)Tanizaki,S.;Clifford,J.;Connelly,B.D.;Feig,M.Biophys.J..doi:10.1529/biophysj.107.)Predeus,A.V.;Gul,S.;Gopal,S.M.;Feig,M.J.Phys.Chem.B0.doi:10.1021/jp300129u(44)Shao,Q.;Zhu,W.L.;Gao,Y.Q.J.Phys.Chem.B48.doi:10.1021/jp307684h(45)Halabis,A.;Zmudzinska,W.;Liwo,A.;O?dziej,S.J.Phys.Chem.B8.doi:10.1021/jp)Adams,C.M.;Kjeldsen,F.;Zubarev,R.A.;Budnik,B.A.;Haselmann,K.F.J.Am.Soc.MassSpectrom.7.doi:10.1016/j.jasms.(47)Miklos,A.C.;Sarkar,M.;Wang,Y.;Pielak,G.J.J.Am.Chem.So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中国学术期刊网络出版总库
Investigation of non-isothermal and isothermal gasification process of coal char using different kinetic model
【Author】
Wang GZhang JShao JLi KZuo HSchool of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology BState Key Laboratory of Advanced Metallurgy, University of Science and Technology B
【摘要】 Isothermal and non-isothermal gasification kinetics of coal char were investigated by using thermogravimetric analysis(TGA) in CO2 atmosphere, and the experimental data were interpreted with the aids of random pore model(RPM), unreacted shrinking core model(URCM) and volume model(VM). With the increase of heating rate, gasification curve moves into high temperature zone and peak rate of ga with the increase of gasification temperature, gasification rate increases and the total time of gasification is shortened. The increase of both heating rate and gasification temperature could improve gasification process of coal char. Kinetics analysis indicates that experimental data agree better with the RPM than with the other two models. The apparent activation energy of non-isothermal and isothermal gasification of coal char using RPM is 193.9 k J/mol and 212.6 k J/mol respectively, which are in accordance with reported data. Gasification process of coal char under different heating rates and different temperatures are predicted by the RPM derived in this study, and it is found that the RPM predicts the reaction process satisfactorily.
【关键词】 ；
supported by the National Science Foundation of China & Baosteel under Grant (No. );the National Key Technology R&D Program in the 12th Five year Plan of China (No. 2011BAC01B02)
【分类号】TQ546
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硕导, 博导
药学、中药学生物化学\药学、中药学分子生物学\生物技术在药学、中药学的应用
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生命科学与生物制药学院
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一、 简历 1983年毕生于南京大学生物系生物化学专业，同年任教于沈阳药科大学生物化学教研室。在南京大学生命科学院生物化学系―医药生物技术国家重点实验室毕业并获生化与分子生物学理学博士学位。在沈阳药科大学药学博士后工作站从事药学科研工作两年。 二、职务及学术兼职 沈阳药科大学医疗器械学院院长 沈阳药科大学学位委员会委员；生物学分科主席 辽宁省生化与分子生物学学会理事长 辽宁省医学信息与健康工程学会副理事长 辽宁省生物物理学会副理事长 辽宁省细胞生物学会常务理事 辽宁省经济文化发展促进会常务理事 辽宁省生物技术协会理事；专家组成员 辽宁省药学会生化药学委员会副主任委员 沈阳市药学会理事；学术委员会委员；生化药学委员会主任委员 &沈阳药科大学学报&编委 &药物生物技术&编委 三、研究方向 利用生物化学、分子生物学理论、技术，以药用动物等生物原材料为起始物，针对神经系统(癫痫、惊厥；镇痛)、肿瘤、心脑血管(抗血栓；促凝血)疾病的蛋白质类国内外创新药物理论基础、应用基础、开发及产业化；固定化酶工程的应用基础与产业化；基因工程应用基础与产业化；生物技术在药学、中药学的应用等研究领域和科研方向。生化药物、生物制品、基因工程药物等产业化及生产技术支持。 己申报多项药用生物分子及其获得方法的中国发明专利，其中有的申报了PCT（国际专利公约）专利以及美国和欧盟专利。在美国GenBank登录新基因多项。 1.蛋白质化学: ①国内外创新药用蛋白先导化合物分离纯化、制备工艺 ②国内外创新药用蛋白先导化合物筛选及其结构解析 ③国内外创新药物临床前研究 ④蛋白质结构与功能关系 ⑤蛋白、多肽、酶类药物生产工艺 2.生物技术: ①外源目的基因在原核细胞的可溶性高效表达 ②外源目的基因在酵母细胞的高效表达 ③药物靶向融合体的研究 ④生物技术在药学、中药学研究中的应用 3.药物作用机理-信号传导: ①从细胞膜离子通道等角度，研究创新药物作用机理 ②从蛋白质组学角度，研究创新药物作用机理 4.固定化酶工程: ①异构体(手性)药物及中间体转化特定酶的筛选、制备及其固定化 ②药物及中间体转化特定酶的筛选、制备及其固定化 5.其它: ①生化药物、生物制品稳定性、分析和检测 ②解决蛋白质、多肽、酶这类生化药物、基因工程药物生产工艺、产量、成本、 质量等生产技术 四、科研工作 先后主持承担&国家科技部十二五重大新药创制课题&、&国家自然科学基金&、&国家科技攻关&、&中国博士后科学基金&、&霍英东教育基金会―高等院校青年教师基金&、&省市重点科研、自然科学基金&等课题二十余项。在国内外期刊等发表八十余篇论文，其中三十余篇是SCI收录的杂志。出版各类教材、专著十本，如，人民卫生出版社出版的全国高等医药院校教材《生物化学》、《药学分子生物学》，中国医药科技出版社出版的《生物化学实验》，现代药学高级丛书《实用生物制药学》。 五、招生方向 ①微生物与生化药学专业方向招收博士及硕士研究生 ②生物学专业方向招收硕士研究生 ③中药生物技术专业方向招收硕士研究生 六、主要代表性论文： 1、Li Deng, Hong-Xia Zhang, Yu Wang, Rong Zhang, Xue Wen, Yong-Bo Song, Yong-Shan Zhao, Lin Ma, Chun-Fu Wu, Jing-Hai Zhang＊. Site-Directed Mutagenesis of BmK AGP-SYPU1: The Role of Two Conserved Tyr (Tyr5 and Tyr42) in Analgesic Activity, Protein J, -164 2、Guang-Ying Du, Hai-Bo Zhu, Peng-Fei Yu, Hong-Bo Wang, Jie He, Liang Ye, Feng-Hua Fu, Jing-Hai Zhang＊, Jing-Wei Tian. SMND-309 promotes angiogenesis in human umbilical vein endothelial cells through activating erythropoietin receptor/STAT3/VEGF pathways, European Journal of Pharmacology, -3):173-180 3、Yong Shan Zhao, Yue Qiu Wang, Yang Xu, Yong Cui, Rong Zhang, Yan Feng Liu, Yong Bo Song, Hong Xing Zhang, Jing Hai Zhang＊. Molecular mechanism of Bmk9 -Nav1.8 channel recognition explored by docking and molecular dynamic simulations, Molecular Simulation 4、Qian Liu, Yao Jin, Kung Wang, Xiang-xue Meng, Yang Yang, Zhuo Yang, Yong-shan Zhao, Ming-yi Zhao, Jing-hai Zhang＊. Study of the binding residues between &1 and &3 subunits of sodium channel, CRB, ):73-77 5、Jian-hua Shao, Yong Cui, Ming-yi Zhao, Yan-feng Liu＊, Chun-fu Wu, Jing-hai Zhang＊＊. Purification, characterization, and bioactivity of a new analgesic-antitumor peptide from Chinese scorpion Buthus martensii Karsch, Peptides, 2014 6、Yong-shan Zhao, Rong Zhang, Yang Xu, Yong Cui, Yan-feng Liu, Yong-bo Song, Hong-xing Zhang, Jing-hai Zhang＊. The role of glycine residues at the C-terminal peptide segment in antinociceptive activity: a molecular dynamics simulation, J Mol Model, 95-1299 7、Yu Wang, Yong-bo Song, Guang-zhao Yang, Yong Cui, Yong-shan Zhao, Yan-feng Liu, Yan Ma, Chun-fu Wu, Jing-hai Zhang. Arginine Residues in the C-terminal and their Relationship with the Analgesic Activity of the Toxin from the Chinese Scorpion Buthus martensii Karsch (BmK AGP-SYPU1), Appl Biochem Biotechnol, ):247-255 8、Rui Ma, Yong Cui, Ying Zhou, et al. Location of the analgesic domain in Scorpion toxin BmK AGAP by mutagenesis of disulfide bridges, BBRC, : 330-334 9、Yong Cui, Gui-Li Guo, Lin Ma, et al. Structure and function relationship of toxin from Chinese scorpion Buthus martensii Karsch (BmKAGAP) Gaining insight into related sites of analgesic activity, Peptides, ): 995-1000 10、Yong Cui, Yanfeng Liu, Qiqing Chen, et al. Genomic cloning, characterization and statistical analysis of an antitumor-analgesic peptide from Chinese scorpion Buthus martensii Karsch, Toxicon, 2-439 11、Yong Cui, Yong-Bo Song, Lin Ma, Yan-Feng Liu, Guo-Dong Li, Chun-Fu Wu, Jing-Hai Zhang. Site-directed Mutagenesis of the Toxin from the Chinese Scorpion Buthus martensii Karsch Insight into Sites Related to Analgesic Activity, Arch. Pharm. Res., ):
12、Rong Zhang, Yong Cui, Xi Zhang, et al. Soluble expression, purification and the role of C-terminal glycine residues in scorpion toxin BmK AGP-SYPU2, BMB Reports, ): 801-806 13、Yu Wang, Li Wang, Yong Cui, et al. Purification, characterization and functional expression of a new peptide with an analgesic effect from Chinese scorpion Buthus martensii Karsch (BmK AGP-SYPU1), BIOMEDICAL CHROMATOGRAPHY, 1-807 14、Yong Cui, Gui-Li Guo, Yan-Feng Liu, et al. Construction of three different recombinant scorpion fusion proteins with bifunctional activitity, IJBB, ): 141-147 15、Yueqiu Wang, Zhihui Hao, Jianhua Shao, et al. The role of Ser54 in the antinociceptive activity of BmK9, a neurotoxin from the scorpion Buthus martensii Karsch, Toxicon, -7): 527-532 16、Rong Zhang, Zhuo Yang, Yanfeng Liu, Yong Cui, Jinghai Zhang＊. PURIFICATION, CHARACTERIZATION AND cDNA CLONING OF AN ANALGESIC PEPTIDE FROM THE CHINESE SCORPION Buthus martensii Karsch (BmK AGP-SYPU2), Molecular Biology, ): 879-885 17、Yong-Bo Song, Lin Ma, Wen-Yao Yang, Jian Wang, Mao-Sheng Cheng, Chun-Fu Wu and Jing-Hai Zhang＊. Study of the binding residues between ANEPⅡ and insect sodium channel receptor. Comptes Rendus Biologies 2010 S 33 (9): 637-641 18、Jun Zhu, Jian Wang, Mao-Sheng Cheng, Jing-Hai Zhang＊. Dinucleotides docking to scorpion polypeptide toxins: A molecular modeling method for protein functional site recognition. Biochemical and Biophysical Research Communications : 157-161 19、W. Li, B. Du, T. Wang, S. Wang, J. Zhang＊. Kaempferol induces apoptosis in human HCT116 colon cancer cells via the Ataxia-Telangiectasia Mutated-p53 pathway with the involvement of p53 Upregulated Modulator of Apoptosis. Chem Biol Interact 177 (7 20、Yanfeng Liu, Zaiguo Zhang, Yingzi Mao, Yong Cui, Nan Hu, Ying Wang, Jinghai Zhang＊. Production and antitumor efficacy of recombinant Buthus martensii Karsch AGAP, ASIAN JOURNAL OF TRADITIONAL MEDICINES ): 228-233 21、Jun Zhu, Jian Wang, Zhen-Cheng Su, Qin Li, Mao-Sheng Cheng, and Jing-Hai Zhang＊. Identification of ssDNA Aptamers Specific for Anti-neuroexcitation Peptide III and Molecular Modeling Studies: Insights into Structural Interactions. Archives of Pharmacal Research ):
22、Jian-Hua Shao, Yue-Qiu Wang, Xiao-Yan Wu, Rui Jiang, Rong Zhang, Chun-Fu Wu, Jinghai Zhang＊. Cloning, expression, and pharmacological activity of BmK AS, an active peptide from scorpion Buthus martensii Karsch. Biotechnology Letters -29 &
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