We varied recombination method of fenetic algorithm (GA), i.e., crossover step, to compare efficiency of these methods, and to find more optimum GA method. In one method (A), we select two conformations(parents) to be recombined by systematic combination of lowest energy conformations, and in the other (B), we select them in a ratio proportional to the energy of the conformation. Second variation lies in how to select crossover point. First, we select it randomly(1). Second, we select range of residues where internal energy of the molecule does not vary for more than two residues, select randomly among such regions, and we select either thr first (2a) or the second residue (2b) from the N-terminal side, or the first (2c) or the second residue (2d) from the C-terminal side in the selected region for crossover point. Third, we select longest such hregion, and select such residue(as cases 2) (3a, 3b, 3c or 3d) of the region. These methods were tested in a 2-dimensionl lattice system for 8 different sequences (the same ones used by Unger and Moult., 1993). Results show that compared to Unger and Moult's result(UM) which corresponds to B-1 case, our B-1 case performed similarly in overall. There are many cases where our new methods performed better than UM for some different sequences. When cooling factor affecting higher energy conformation to be accepted in Monte Carlo step was reduced, our B-1 and other cases performed better than UM; we found lower energy conformers, and found same energy conformers in a smaller steps. We discuss importance of cooling factor variation in Monte Carlo simulations of protein folding for different proteins. (A) method tends to find the minimum conformer faster than (B) method, and (3) method is superior or at least equal to (1) method.
Shubhashish Chakraborty;Reshita Baruah;Neha Mishra;Ashok K Varma
Genomics & Informatics
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v.21
no.3
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pp.30.1-30.13
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2023
Ephs belong to the largest family of receptor tyrosine kinase and are highly conserved both sequentially and structurally. The structural organization of Eph is similar to other receptor tyrosine kinases; constituting the extracellular ligand binding domain, a fibronectin domain followed by intracellular juxtamembrane kinase, and SAM domain. Eph binds to respective ephrin ligand, through the ligand binding domain and forms a tetrameric complex to activate the kinase domain. Eph-ephrin regulates many downstream pathways that lead to physiological events such as cell migration, proliferation, and growth. Therefore, considering the importance of Eph-ephrin class of protein in tumorigenesis, 7,620 clinically reported missense mutations belonging to the class of variables of unknown significance were retrieved from cBioPortal and evaluated for pathogenicity. Thirty-two mutations predicted to be pathogenic using SIFT, Polyphen-2, PROVEAN, SNPs&GO, PMut, iSTABLE, and PremPS in-silico tools were found located either in critical functional regions or encompassing interactions at the binding interface of Eph-ephrin. However, seven were reported in nonsmall cell lung cancer (NSCLC). Considering the relevance of receptor tyrosine kinases and Eph in NSCLC, these seven mutations were assessed for change in the folding pattern using molecular dynamic simulation. Structural alterations, stability, flexibility, compactness, and solvent-exposed area was observed in EphA3 Trp790Cys, EphA7 Leu749Phe, EphB1 Gly685Cys, EphB4 Val748Ala, and Ephrin A2 Trp112Cys. Hence, it can be concluded that the evaluated mutations have potential to alter the folding pattern and thus can be further validated by in-vitro, structural and in-vivo studies for clinical management.
Phospholipase $C-{\gamma}1\;(PLC-{\gamma}1)$ is an important signaling molecule for cell proliferation and differentiation. $PLC-{\gamma}1$ contains two pleckstrin homology (PH) domains, which are responsible for protein-protein interaction and protein-lipid interaction. $PLC-{\gamma}1$ also has two Src homology (SH)2 domains and a SH3 domain, which are responsible for protein- protein interaction. To identity proteins that specifically binds to PH domain of $PLC-{\gamma}1$, we prepared and incubated the glutathione S-transferase(GST)-fused PH domains of $PLC-{\gamma}1$ with COS7 cell lysate. We found that 90 kDa protein specifically binds to PH domain of $PLC-{\gamma}1$. By matrix-assisted laser desorption ionization time of flight-mass spectrometry, the 90 kDa protein revealed to be heat shock protein (Hsp) $90{\beta}$. Hsp $90{\beta}$ is a molecular chaperone that stabilizes and facilitates the folding of proteins that are involved in cell signaling, including receptors for steroids hormones and a variety of protein kinases. To know whether Hsp $90{\beta}$ affects on $PLC-{\gamma}1$ activity, we performed $PIP_2$ hydrolyzing activity of $PLC-{\gamma}1$ in the presence of purified Hsp $90{\beta}$ in vitro. Our results show that the Hsp $90{\beta}$ dose-dependently inhibits the enzymatic activity of $PLC-{\gamma}1$ and further suggest that Hsp $90{\beta}$ regulates cell growth and differentiation via regulation of $PLC-{\gamma}1$ activity.
A gene that encodes a thermostable protease, coined thermicin, has been isolated from Thermoanaerobacter yonseiensis that is expressed and characterized in E. coli.. In order to elucidate the molecular characteristics on thermostability of the enzyme, molecular modeling and mutagenesis technology were applied. In the modeling structure, the structural core, including the active site, was well conserved; whereas, the two loop regions were unique when compared to thermitase. The mutant enzyme with the small loop deleted (D190-I196), based on modeling structural information, showed identical enzyme activity. However, when the large loop was deleted (P233-P244), a little lower $K_m$ and even a lower kcat was found. This indicates that the large loop could influence catalytic activity. However, the unfolding temperature ($T_m$), which was determined by a differential-scanning calorimetry for the mutant enzyme deleted the small loop, was $96^{\circ}C$. This is $14^{\circ}C$ lower than that for the parent thermicin. These results suggest that the small loop may play a role in maintaining the proper folding of the enzyme at high temperatures, whereas the large loop might be related to catalysis.
A complete cDNA, which encodes for a myostatin-like protein (Es-MSTN), was isolated from the Chinese mitten crab, Eriocheir sinensis. Es-MSTN was composed of 2,397 nucleotides and the open reading frame (ORF) specified a protein containing 468 amino acids. Es-MSTN exhibited 32% amino acid sequence identity and 52% similarity to human myostatin. Multiple sequence alignment analysis indicated that Es-MSTN possessed the conserved proteolytic cleavage site (RXXR) for maturation of the protein and nine cysteine residues for disulfide bridges. Besides the conserved structural features, Es-MSTN also exhibits its unique characters; a longer N-terminal domain which is involved in protein folding and latent form of myostatin and absence of the cleavage site for BMP-1/tolloid family of metalloproteinase to activate mature myostatin. Phylogenetic analysis suggests that Es-MSTN showed the closely related to both vertebrate myostatin and GDF11. Es-MSTN is expressed highly in the claw muscle, leg muscle, thoracic muscle and heart, and moderately in the hindgut suggesting that Es-MSTN may play important roles in the muscle tissues. As homolog of mammalian myostatin and GDF11, Es-MSTN may be involved in development of muscular tissue and further study will help to produce high-quality seafood.
Kim, Yun-Kyoung;Lee, Won-Kyu;Jin, Young-nam;Lee, Kong-Joo;Jeon, Hye-sung;Yu, Yeon-Gyu
BMB Reports
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v.39
no.6
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pp.774-781
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2006
Human nucleolar phosphoprotein p140 (hNopp140) is a nucleolar phosphoprotein that can bind to doxorubicin, an anti-cancer agent. We have examined the interaction between hNopp140 and doxorubicin as well as the folding property of hNopp140. Also, the effects of ATP and phosphorylation on the affinity of hNopp140 to doxorubicin are investigated by affinity dependent co-precipitation and surface plasmon resonance methods. Doxorubicin preferentially binds to un-phosphorylated form of hNopp140 with a $K_D$ value of $3.3\;{\times}\;10^{-7}$ M. Furthermore, doxorubicin reduces the protein kinase CK2-dependent phosphorylation of hNopp140, indicating that doxorubicin may perturb the cellular function of hNopp140 by reducing the protein kinase CK2-dependent phosphorylation of hNopp140. Low contents of the secondary structures of hNopp140 and the fast rate of proteolysis imply that hNopp140 has a high percentage of flexible regions or extended loop structures.
Fas-associated death domain protein (FADD) recruits and activates procaspase-8 through interactions between the death effector domains of these two proteins. Cellular FLICE-inhibitory protein (c-FLIP) was identified as a molecule with sequence homology to caspase-8. It has been postulated that c-FLIP prevents formation of the competent death-inducing signaling complex in a ligand-dependent manner, through its interaction with FADD and/or caspase-8. However, the interaction of FADD and $c-FLIP_s$ (short form) in apoptosis signaling has been controversially discussed. We show the purification and the characterization of human full-length FADD and $c-FLIP_s$ expressed in Escherichia coli. The purified FADD and $c-FLIP_s$ are shown as homogeneity, respectively, in SDS-PAGE analysis and light-scattering measurements. The folding properties of the $\alpha$-helical structure of FADD and the super-secondary structure of $c-FLIP_s$ proteins were characterized by circular dichroism spectroscopy. Furthermore, we report here a series of biochemical and biophysical data for FADD-$c-FLIP_s$ binding in vitro. The binding of both FADD and $c-FLIP_s$ proteins was detected by BIAcore biosensor, fluorescence measurement, and size-exclusion column (SEC).
Heat shock proteins (HSPs) are highly conserved cellular proteins that contribute to adaptive responses of organisms to a variety of stressors. In response to stressors, cellular levels of HSPs are increased and play critical roles in protein stability, folding and molecular trafficking. The mRNA expression pattern of two well-known heat shock protein transcripts, HSP70 and HSP90 were studied in two tissues of nerve ganglia, cerebral ganglion and pleuropedal ganglion of Pacific abalone (Haliotis discus hannai). It was observed that both HSP70 and HSP90 transcripts were upregulated under heat stress in both ganglion tissues. Expression level of HSP70 was found higher than HSP90 in both ganglia whereas cerebral ganglion showed higher expression than pleuropedal ganglion. The HSP70 and HSP90 showed higher expression at Day-1 after exposed to heat stress, later decreased at Day-3 and Day-7 onwards. The present result suggested that HSP70 and HSP90 synthesize in nerve ganglion tissues and may provide efficient protection from stress.
Seon, Jeong-Hoon;J.Steven Szarka;Maurice M. Moloney
Journal of Plant Biotechnology
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v.4
no.3
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pp.95-101
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2002
Molecular faming has the potential to provide large amounts of recombinant protein for use in diagnostics and as therapeutics. Various strategies have been developed to enhance the expression level, stability, and native folding of recombinant proteins produced in plants. Few investigations into the subcellular distribution of recombinant proteins within plant cells have been published despite the potential to increase the expression level and impact the purification process. This review article discusses the current strategies used for targeting recombinant proteins to various subcellular locations and the advantages of targeting to seed oil bodies for molecular farming applications. Specifically, the affinity capture of antibodies using recombinant oilbodies is discussed.
Artificial intelligence (AI), big data, and ubiquitous robotic companions -the three most notable technologies of the 4th Industrial Revolution-are receiving renewed attention each day. Technologies that can be experienced in daily life, such as autonomous navigation, real-time translators, and voice recognition services, are already being commercialized in the field of information technology. In the biosciences field in Korea, such technologies have become known to the local public with the introduction of the AI doctor Watson in large number of hospitals. Additionally, AlphaFold, a technology resembling the AI AlphaGo for the game Go, has surpassed the limit on protein folding predictions-the most challenging problems in the field of protein biology. This report discusses the significance of AI technology and big data on the bioscience field. The introduction of automated robots in this field is not just only for the purpose of convenience but a prerequisite for the real sense of AI and the consequent accumulation of basic scientific knowledge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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