2024年4月16日发(作者：)

ion

丄

O U

Chenmical Intermediate

当代化工研究

生物制药■与研究

2019 • 01

SOD

1突变蛋白性质:与结构分析

*徐愈强

(成都市实验外国语学校四川610000)

搞要：S0D1突变蛋白是最常见的引起肌萎缩性脊魏侧索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS)的原因之一，本文对S0D1基本

特征进行了初步的分析，通过分析其核酸组成与疏水性发现其具有酸性蛋白质以及显著的肢原蛋白的特征，整体呈现亲水性。利用

PS0RTII工具对S0D1亚细胞定位进行预测，数据表明，其在细胞中的分布均匀，在细胞廣、细胞核中都有•使用MEGA我们做了进化树分

析，结果表明人S0D1与灵长类动物进化关系最近.在最后，利用比较建模的方法构建了S0D1蛋白的三级结构，从结构来看表明预测结果

准确。

关鍵词：S0D1蛋白；亚细胞定位预测；三级结构预测

中图分类号：R 文献标识码：A

Characterization and Structure Analysis of SOD1 Mutant Protein

SOD1 are analyzed in this paper. By analyzing the composition of nucleic acid and hydrophobicity, the characteristics of acidic protein and significant

collagen were found, and the whole hydrophilic was presented. Using the PSORTII tool to predict the location of SOD1 Subcellular, the data showed

that the distribution of the cells was uniform in the cytoplasm and nucleus. We did an evolutionary tree analysis using MEGA, and the results showed

that human SOD1 had the closest evolutionary relationship with primates. At last, the tertiary structure of SOD 1 protein was constructed by the method

of comparative modeling, which shows that the prediction results are accurate from the structural point of view.

Key words

i SOD1 protein% subcellular localization prediction-, three-level structure prediction

1. 引言

肌萎缩性脊髓侧索硬化症

（Amyotrophic

lateral

scl

-

erosis

)致病因子有很多，

S

0

D

1蛋白可以说是世界上大多数

ALS

患者患病的原因，极为常见。但这种病症在以前并不被

人们所熟知，在物理学家斯蒂芬•霍金患此后，

ALS

才开始

被人熟知，甚至于在2014年激起“冰桶挑战”这一广泛的社

会现象。人们也终于开始了对其病因的研究。而研究则表明

出其病因中，遗传性尤为普遍，大约5%_10%的

ALS

患者来自

家庭遗传。本文所选择的

S

0

D

1蛋白是21号染色体上的一个

超氧化物歧化酶基因突变而造成的突变蛋白。在整个分析

的过程中，本文运用

ProtParam

软件对其氨基酸组成进行分

析，

PS

0

RTII

工具进行亚细胞定位预测，

MEGA

软件对其进行

进化分析，并最终运用

SWISS

-

MODEL

进行三级结构预测。根

据结果对其初步分析，以加强对于此突变蛋白的认知。

2. 材料与方法

⑴材料

Abstract:

SODJ mutant protein is one of the most common causes of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), and the basic characteristics of

Xu

Yuqiang

(Chengdu

Experimental

Foreign

Language

School

,

Sichuan

, 610000)

①

S

0

D

1氨基酸组成与分析

利用

ProtParam

软件进行

S

0

D

1的氨基酸组成分析。在用

户输入氨基酸序列时，该软件可以对其多个物理和化学参数

(分子量、等电点、吸光系数等）进行计算。我们主要取其

对于疏水性的分析预测的数据结果。

② 系统发育分析（分子进化分析）

这里我们会使用到

MEGA

软件进行

S

0

D

1系统发育分析。这

是一款可以通过用户所提供的氨基酸序列，分析物种在进化

的整个过程中与各种物种的亲缘关系，并将结果以树状图的

形式表现出来。

③ 亚细胞定位预测

该阶段我们采用

PSORT

II

工具对

S

0

D

1进行亚细胞定位预

测。该工具是根据给定的氨基酸序列进行定位预测。将其分

别定位在细胞质、细胞核、核糖体、线粒体等细胞结构之中。

④

S

0

D

1蛋白三级结构预测

在这一步，我们将利用

SWISS

-

MODEL

进行三级结构预

测。

SWISS

-

MODEL

是日内瓦生物医学研究所

（the

Geneva

Bi

­

omedical

Research

Institute

) 建立发展起来的分子模建月艮

务系统

（Molecular

Modeling

Server

)，采用一系列工作

软件，从经典的布鲁克海文蛋白质结构数据库

（Brookhaven

PDB

)中提取蛋白质查询序列的模拟结构信息，用具有蛋白

质相似性的已知结构蛋白建立的未知结构蛋白的分子模型，

简称为对比建模，因为此种建模的运行方式可信度较高。

3.结果与分析

⑴氣基酸组成分析

利用

uniport

网站，从其数据库中下载人的

S

0

D

1蛋白

的氨基酸序列（

FASTA

格式），现在将人的蛋白序列列出如

下：

>sp|P00441|S0DC_HUMAN Superoxide dismutase [Cu-

Zn] 0S=Homo sapiens OX=9606 GN=S0D1 PE=1 SV=2

MATKAVCVLKGDGPVQGIINFEQKESNGPVKVWGSIKGLTEGLHGFHV

HEFGDNTAGCTS

AGPHFNPLSRKHGGPKDEERHVGDLGNVTADKDGVADVSIEDSVISLS

GDHCIIGRTLW

HEKADDLGKGGNEESTKTGNAGSRLACGVIGIAQ

⑵方法

氨基酸组成分析：占比高于平均值5%的氨基酸有丙氨

酸（

Ala

,

A

),天冬氨酸（

ASP

,

D

),谷氨酸（

Glu

,

E

),

2019 • 01

生物制苗与研究

Chenmical Intermediate

当代化工研究

181

甘氨酸组氨酸（

His

，

H

)

，

异亮氨酸

(lie

，

I

)

，

赖氨酸（

Lys

,

K

)

,

亮氨酸（

Leu

，

L

)

，

丝氨

酸

（

Ser

，

S)

，

苏氨酸

（

Thr

，

T)

，

缬氨酸（

Val

，

V

)。其

中，最高为甘氨酸

（

Gly

，

G)

占比16. 23%,其中没有酪氨酸

（

Gly

，

G)

，

酿酒酵母

（saccharomyces

cerevisiae

)

(Candida albicans

)的

S

0

D

1 蛋白序列。

、白色念珠菌

(Tyr,

Y

)含量为0%,含量最低为色氨酸

（

Trp,

W

)占比

0. 65% 〇

图1

S

0

D

1突变蛋白氨基酸组成

根据特定高含量氨基酸对应蛋白质的类型，可以得出以

下对其性质的推断：

① 酸性蛋白质：

D

、

E

含量较高；

② 胶原蛋白：

G

含量高；

③ 黏蛋白，少有聚糖结合位点：

S

、

T

含量较高。

⑵疏水性分析

Kyte & Doolittle Scale Mean Hydrophobicity Profile

图2

S

0

D

1突变蛋白疏水性曲线

在该图中，横轴表示的是氨基酸的位点，纵轴则表示的

是疏水性值。

线条

A

表示的是疏水性的参考线，在线条

A

上方表示的是

疏水，线条

A

下方表示的则是亲水。

由图可知，

S

0

D

1蛋白约有四个疏水性区域，对应分别

是：5-15位，33-43位，94-120位，143-148位。而其余部分

为亲水性区域，其中65-85位和125-140位都显出了显著的

亲水性。而从整体来看，大部分位点都处于疏水性参考线以

下，即亲水区域。所以我们可以初步得到结论：

S

0

D

1蛋白总

体呈现亲水性。

⑶进化分析

接着，我们需要去了解

S

0

D

1蛋白在不同物种之间的

进化关系。以此为目的我们运用到

MEGA

软件对

S

0

D

1蛋白做

了系统发育分析。最大化的进化树根据亲缘关系将不同的

物种进行分类。数值越大，表明关系越可靠。在本次材料

中，我

(Macaca

们选

fascata

用了犬齿猴

（Cynomolgus

monkey

)、日本称猴

)、普通狨

(Callithrix

(Oryctolagus

Homo（Pan

jacchus

)、

智人

（

sapiens

)、黑猩渥

troglodytes

)、兔

子

cuniculus

)、野猪

(Sus

scrofa

)、小

鼠

(Mas

musculus

)、大鼠

(Rattus

norvegicus

)、斑马

鱼

(Danio

rerio

)、果蝇

(Drosophila

melanogaster

) >

图3树状分析图

根据图我们可以得到，最大化进化树有11种分类。我们

由图可以得知，大鼠与小鼠亲缘关系高度相近，酿酒酵母和

白色念珠菌亲缘关系高度相近，犬齿猴、日本猕猴与普通狨

亲缘关系高度相近。而黑猩猩与智人之间的亲缘关系达到了

100。可以做出一个初步推测：因为人，是由灵长动物进化

而来，所以

Sodl

蛋白保留有高度的相似性。斑马鱼、果蝇，则

亲缘度关系不高，都没有超过75,证明二者亲缘关系较远。

⑷亚细胞定位预测

PS

0

RTII

部分运行的结果显示如下：

Results of the

k-HU

Prediction

#f=9/23

34.8 %: mitochondrial

34.8 %: nuclear

30.4 %: cytoplasmic

» prediction for 127 is mit (k=23)

图4亚细胞定位预测结果

我们可以看到，细胞核中占34. 8%，细胞质中占30. 4%，

线粒体中占34.

S

8%。三者的比例近似接近于1:1:1，这说明了

0

D

1蛋白在细胞中均勻分布，在各处发挥作用。

⑸三级结构预测

选用

SWISS

-

MODEL

提供的第一个模型

MODEL

01,通过对

比建模的方法对其的结构进行预测。3

D

结构如下：

图5

S

0

D

1蛋白用

SWISS

-

MODEL

软件分析后不同模型类型以及

不同显示方式展示，四种

4.总结

丄

O ▲

Chenmical Intermediate

当代化工研究

生物制药■与研究

2019 • 01

谈白细胞在免疫系统中的作用

*何震

(四川省泸州市天立学校四川646000)

摘要：

白细胞是人体内的一种无色、球形、有核的血细胞，在人体的免疫系统中发挥着重要的作用。本文结合前人研究进展，简要概述

了白细胞的分类、白细胞在特异性免疫中的作用及白细胞与癌症的关系，并对白细胞在临床医学上的应用做进一步的展望。

关键

词：白细胞；特异性免疫；癌症

中图分类号：R 文献标识码：A

A Brief Discussion on the Role of White Blood Cells in Immune System

White blood cells are colorless, spherical and nucleated blood cells in the human body and play an important role in the immune

system. Combined with previous research progress, this article briefly summarizes the classification of white blood cells, the role of white blood cells

in specific immunity and the relationship between white blood cells and cancer, and looks forward to the application of white blood cells in clinical

medicine.

Key words i

white blood cells specific immunity% cancer

白细胞

（white

Abstract'.

He

Zhen

(Tianli

School

,

Luzhou

City

,

Sichuan

Province

,

Sichuan

, 646000)

blood

cell

,简称

WBC

),也叫白血

球，是人类血液中的非常重要的一类无色、球形、有核的血

细胞。正常人体内白细胞总数约为（4.0〜10.0)

X

109

L

，

且总数可因每日不同时间、机体功能状态而变化。新生儿刚

出生时白细胞数目可以达到（15〜20)

X

109/

L

,在随后一

周慢慢降至为15

X

109/

L

左右，之后随着年龄的增长，白细

胞数目慢慢趋近于成年人白细胞总数。白细胞在人体免疫中

发挥着重要的作用。人体内大部分非特异性免疫和所有的特

异性免疫的完成都依赖于白细胞。当外来病菌侵入人体内，

白细胞可通过变形穿过毛细血管壁，迅速集中到被病菌入侵

部位，将病菌包围并吞噬。本文结合前人研究进展，就白细

胞的分类、在特异性免疫系统中的作用及与癌症的关系做简

要论述，并对白细胞在临床医学上的应用做进一步的展望。

1.白细胞的分类

根据细胞质内有无特有的颗粒，白细胞可分为两大类五

种细胞：颗粒白细胞（中性粒细胞、噬酸性粒细胞和噬碱性

下转第183页

上接第181页

以上，就是对

S

0

D

1蛋白结构、性质探索的全部过程以

及对于结果的分析。我们不难发现，这种蛋白在我们所生活

的世界里是广泛存在的，并不罕见。意味着，我们可以较为

轻松的去对

S

0

D

1蛋白进行分析。肌萎缩性脊髓侧索硬化症这

种症状是致命的，但主要致病因子却是易于研究的。本文由

于自身学术水平，无法对其提出建设性的理论或是认知，只

能对其进行粗浅的性质分析。所以，本文的目的不仅仅是对

S

0

D

1蛋白进行一个分析，而是希望读者能够加强对此蛋白的

认知，以此为一个踏板，一个可以借鉴的模版，去研究更深

层次的东西。

using maximum likelihood, evolutionary distance,and

maximum parsimony methods. Molecular biology and evolution

2011, 28: 2731-2739.

[4]Biasini M, Bienert S, Waterhouse A, Arnold K,Studer

G,Schmidt T, Kiefer F,Gallo Cassarino T,Bertoni M, Bordoli

L, Schwede T: Swiss-model: Modelling protein tertiary and

quaternary structure using evolutionary information.

Nucleic acids research 2014, 42: W252-258.

【作者简介】

徐愈强，男，成都市实验外国语学校；研究方向：生物。

【参考文献】

黄慧，张成.家族性

ALS

的

S0D1

基因突变及发病机制研究进

展.国外医学•神经病学神经外科学分册

,2004, 511-514.

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[3]

The UniProt C: Uniprot: The universal protein

knowledgebase. Nucleic acids research 2017,45:D158-D169.

Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M,

analysisKumar S: Mega5: Molecular evolutionary genetics