原始蛋白結構與功能的生物信息學研究.pdf

1、山東理工大學碩士學位論文原始蛋白結構與功能的生物信息學研究姓名：楊芙蓉申請學位級別：碩士專業(yè)：生物化學與分子生物學指導教師：張紅雨20080420A b s t r a c t1 ’h e o r i g i no fl i f e i s o n e o f t h et h r e em o s ti l n p o l l a n tb a s i c a ls c i e n c eq u e s t i o n s ．S i

2、n c eM i l l e r ’s e x p e 血n e n t sd e p e n d e do nr e d u c i n gg a s e st } l a t m a yb ep r e s e n to nt l l e p r i m o r d i a lE 狐h i nl9 5 3 ，t h er e s e a r c h o f t h e l i f eo r i g i nh a d e m e r

3、e d a n e w e r a ．T h e o r i g i no f 鋤i n o a c i da n d g e n e t i cc o d e h a s s t u d i e d b e t t e ri nt h ep a s t d e c a d e s ，b u t 、v ek n o w l i t t l ea b o u t t h e p r i m i t i v ep r o t e i n ，

4、b e c a u s ei t i sv e 9 d i 衢c u l tt oe x p l o r em e s t r u c t u r e sa n d 如n c t i o n so f t h eV e U a n c i e mp r o t e i n s ．H o 、V e v e r ，f 瓠td e v e l o p m e n to f t h eg e n o m i c s a n ds t m c t

5、 ．g e n o m i c sa n d s o o nh a V es u p p l yu s m u c hi n f 6 n n a t i o n so np r o t e i ns t m c t u r e sa n d如n c t i o n s ，w h i c h c a nb e t a k e nt o s t u d y t h e e v o l u t i o no ft h e p r o t e

6、i nS t m c t u r e s ．S o m ee l e m e n t so fp r o t e i n s ，s u c h a S a r C h “e c t u r e s ( f o l d s ) ，c a 協(xié)l y t i cs i t e o fe n z ) ，m e s ，c o e n z y m e s ，c o f a c t o r s ，a n ds h o r ts e q u e n c

7、 e s a n d s oo n ，i sv e r ) ，c o n s e Ⅳe dd 塒n g e V o l u t i o n t h a tc a l ls e Ⅳea Sm o l e c u l a rf o s s i l s t oh e l pi n f e rm e c h a r a c t e r so fp r i m i t i v ep r o t e i n so ns t m c t u r e

8、s a I l df h n c t i o n s ．1 1 1 e p r e l i m i n a 巧s u c c e s so f t h i ss t r a t e g yh a S b e e n 、) l ，i t n e s s e di nt h e p a S tf e w y e a r s ．W ep r o p o s e an e w s t r a t e 窒| y t h a t w eu S eI

9、 l e w d a t a s e t 距dn e wd e f i n e d m o l e c u l a rf o s s i J ——- t h e a m i n o a c i d c o m p o s i t i o n o fc a t a l y t i c s i t e s o fe l l z y m e s _ —_ t o i m - e r Ⅱl ec h a r a c t e r so f v e

10、 r y a n c i e m p r o t e i n ．W e u s e m e o l d e S ta g e 鏟o u po f y e a s tp r o t e i n s ，a n d s e a r c hf o rr e l a t i n gb i o i n f o 肌a t i c sd a t a b a s e s ，s u c ha sS G D ，S C O P ，P D Ba I l d s

11、oo n ．W ef I I l d t 1 1 a tv a r i o u sm 0 1 e c u l a rf o s s i l sa n dd i 繯j r e n tp r o t e i nd a t a s e t sl e a dt os i m i l a rc o n c l u s i o n so nt h ef e a t l 】r e so f v e 珂a n c i e n tp r o t e i

12、n s ：i ) t h ea r c h i t e c t u r e so f v e 巧a n c i e n tp r o t e i n sb e l o n gt ot h ef o l l o w i n g f o l d s ：P ．1 0 0 p c o n t a i n i n g n u c l e o s i d e t r i p h o s p h a t e h y d r 0 1 a s e s (

13、 c ．3 7 ) ，T I Mb e t a ／a l p h a - b a 盯e l ( c ．1 ) ，N A D ( P ) - b i n d i n g I b s s m 鋤一f o l d d o m a i n s ( c ．2 ) ，F(xiàn) e r r e d o x i n _ l i k e仙5 8 ) ，F(xiàn) l a V o d o x i n ，l i k e ( c ．2 3 ) a n d 硒b o n u

14、c l e a S eH ．1 i k em o t i f ( c ．5 5 ) ；i i ) t h e 舢1 c t i o n so fv e r y a n c i e n tp r o t e i n s a r e r e l a t e dt o t h em e 伽) o l i s m s o f p u r i n e ，p y r i m i d i n e ，p o 叩h y r i n ，c h l o r

15、o p h y l la n d c a r b o h y i I r a t e s ；i i i ) ac e r t a i np a r to fV e 巧a n c i e n tp r o t e i n sn e e d c o t - a c t o r s( s u c h a sA T P ，N A D H o rN A D P H ) t o w o r k n o n l l a l l y ．M o r e

16、o v e r ，、Ⅳec o m p a r e dt h et i m e o r d e ro f e n z y m e s ’印p e 眥m c ea n da n a l y z e d t h ee V o l u t i o np 甜e m s o f t h ep r i m a r ym e 切b o l i cp a 廿1 w a yb ys e a r c h i n gM A N E T D a t a b a

17、 s e ，a n df o u n dm a t t h ed i s t r i b u t i o no f t h eo l d e s te n z y m e si nt h em e t a b o l i cp a t h 、V a y sc a I ls h e dl i g h to n t h e r a t i o n a l i 付o f t h eH o r o 謝t z ．R e t r o g r a d

18、 ee v o l u t i o n m o d e l ．K e y w o r d s ：m e o r i g i n o fl i f e ； p r i r n j t i V e p r o t e i n ； m o l e c u l a r f o s s i l ；t h e e V o l u t i o n o fm e t a b o l i s m ；H o r o w i t z - R e t r o