【书　名】物理学对生命源蛋白质的融合发展及应用

【作　者】梁俊毅，姚文娟 著   

【出版者】上海交通大学出版社

【索书号】Q51/3320

【阅览室】花津校区自然科学阅览室

内容简介

本书首先概括地讲述了生命源蛋白质的构成、分类、结构、性质、生理功能和应用。在此基础上，建立了人类调控寿命的重要基因SIR2家族蛋白三级结构模型，并对其进行了严格表达，进 步对诺贝尔奖获奖者发现的绿色荧光蛋白在基千物理学原理的基础上进行了生物传感器的研发和变异体性质改进的研究。 书中详细地阐述了SIR2基因家族和荧光蛋白这两种典型蛋白质的结构建模和传感器构建原理。

本书主要供医学、生物学、生物物理及计算机技术人员和科研人员，以及高等院校的本科生及研究生等使用。

前言

生命科学中的中心法则阐明了脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)转录形成核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)原理。RNA可再翻译成形成蛋白质。蛋白质是生物体内的一种重要的大分子,同时也是生物体内各种功能的重要的执行者,其结构与功能是当前生命科学中的一个重要研究内容。蛋白质如不能正确地表达或执行被赋子的功能,则会导致众多的人类疾病。由于蛋白质的功能往往是由其空间结构所决定的,而实验中获得足够量的蛋白质表达样品则是研究蛋白质结构与功能的重要一步。

SIR2基因家族是从古细菌到高等真核生物都非常保守的一类调控寿命的重要基因。该基因家族不仅能从遗传角度影响寿命,还能从限制热量的代谢角度调节细胞寿命的关键基因,因此对SIR2基因家族的深入研究具有十分重要的意义。

荧光蛋白的发现可以说是革新了生物学研究。运用荧光蛋自可以观测到细胞的活动,可以标记、表达蛋白,可以进行深入的蛋白质组学实验,等等。特别是在研究癌症的过程中,荧光蛋白的出现使得科学家们能够观测到肿瘤细胞的具体活动,比如肿瘤细胞的成长、入侵、转移和新生。

荧光蛋白可以稳定转染肿瘤细胞,用不同颜色的荧光蛋白标记肿瘤细胞,能方便地研究细胞质-细胞核动力学。荧光蛋白可用于“分子成像”,比如可以用来描述癌症转移或药物灵敏性,故未来可以将其用于人类痛症诊断和治疗。

本书分为两大部分(两大篇),第一篇基于物理原理构建SIR2蛋白质三级结构模型并对其进行蛋白表达。研究了不同温度梯度和浓度梯度下的SIR2蛋白质的表达,可以得到优化的SIR2蛋白质表达诱导条件,为进一步研究SIR2蛋白的空间动力学结构及其空间的蛋白质的相互作用和调节提供了分子依据。将MATLAB程序与SWISSMODE程序结合起来，利用生物物理方法解决模板分子动力学结构中的局部势垒问题,对人类SIR2家族中三级结构未知的蛋白质进行建模及预测分析,为蛋白质三级结构预测提供了新的建模及预测思路。

第二篇某于物理原理研发构建了某于绿色荧光蛋白(GFP)能够对体内一价铜离子进行探测的生物传感器。该传感器蛋白能够在较低亚铜离子浓度下(<1mmol)就有荧光响应,荧光强度的变化率在50%以上,克服了锌离子的干扰,并得到了有益的生物学信息,开创出在GFP突变体黄色荧光蛋白(YFP)的loop区域插入外源短肽的技术,有效降低了YFP对氯离子和pH过分的敏感性,克服了YFP在重要应用(例如FRET传感器)中存在的缺陷。研究中发现的新型YFP会在一系列的成像研究中有着更好的应用(比如荧光共振能量转移)，书中贯穿了本研究基于物理学原理研究蛋白质物理性和化学性及生理功能的过程。