盐酸胍诱导的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶去折叠过程的研究

分别用内源荧光光谱法、荧光相图法、荧光探针法、荧光猝灭法、蛋白质电泳法以及体积排阻色谱法研究了盐酸胍诱导的淀粉液化芽孢杆菌a-淀粉酶的去折叠过程. 内源荧光光谱和荧光相图结果表明, 当变性液中盐酸胍浓度约为1.0 mol/L时, 芽孢杆菌a-淀粉酶的去折叠过程中出现一个部分折叠中间体, 其去折叠过程符合“三态模型”; 荧光探针结果表明, 在溶液中盐酸胍浓度约为1.0 mol/L时, 中间态芽孢杆菌a-淀粉酶分子中存在着能够与探针分子1-苯胺 基-8-萘磺酸(ANS)结合的稳定的疏水区域; 荧光猝灭研究给出了不同程度变性的淀粉液化芽孢杆菌a-淀粉酶中的Trp的分布情况, 结果表明中间态芽孢杆菌a-淀粉酶分子中能够被碘化钾猝灭的位于分子表面的色氨酸残基数目达到最大的8个; 蛋白电泳和体积排阻色谱结果表明, 在盐酸胍诱导的芽孢杆菌a-淀粉酶分子的整个去折叠过程中, 不会以共价键或非共价键形式形成芽孢杆菌a-淀粉酶分子之间的集聚体或集聚体沉淀. 在此基础上, 对盐酸胍诱导的淀粉液化芽孢杆菌a-淀粉酶的去折叠过程进行了描述.     

盐酸胍诱导的变性卵清溶菌酶分子重折叠过程及其各稳定构象态的分布和过渡

采用变性和非变性电泳、 高效凝胶排阻色谱、 内源荧光发射光谱和荧光相图以及生物活性测定等方法, 研究了盐酸胍诱导的变性卵清溶菌酶分子的重折叠过程及此过程中卵清溶菌酶分子各稳定构象态的分布和过渡. 结果表明, 当复性液中盐酸胍浓度分别约为5.0和2.4 mol/L时, 变性卵清溶菌酶分子的重折叠过程各存在1个稳定折叠中间态, 重折叠过程符合"四态模型". 在卵清溶菌酶分子四态重折叠过程基础上, 结合盐酸胍与卵清溶菌酶分子之间的缔合-解离平衡, 给出了一个定量描述变性剂诱导的蛋白质分子复性过程中蛋白质分子复性率随溶液中变性剂浓度变化的方程. 该方程包含2个特征折叠参数, 一个是蛋白质分子从一个稳定构象态过渡到另一个稳定构象态的热力学过渡平衡常数k; 另一个是在此过程中平均每个蛋白质分子所结合的变性剂分子数目m. 通过这2个特征折叠参数能够定量描述盐酸胍诱导的变性卵清溶菌酶完全去折叠态、 折叠中间态和天然态分子随复性液中盐酸胍浓度变化的分布和过渡情况.     

荧光相图法研究猪胰腺α-淀粉酶在脲和盐酸胍溶液中的去折叠过程

用荧光相图法分别研究了脲和盐酸胍诱导的猪胰腺α-淀粉酶的去折叠过程。实验结果表明,当脲作为变性剂时,无论变性体系中有无还原剂2-巯基乙醇存在,猪胰腺α-淀粉酶的去折叠过程均只出现一个部分折叠中间体,符合“三态模型”;当盐酸胍作为变性剂时,若变性体系中存在还原剂2-巯基乙醇,猪胰腺α-淀粉酶的去折叠过程符合“三态模型”,而若变性体系中不存在还原剂2-巯基乙醇,猪胰腺α-淀粉酶的去折叠过程会出现两个部分折叠中间态,此过程符合“四态模型”。     

脲和盐酸胍诱导的卵清溶菌酶分子去折叠过程中各稳定构象态的分布和过渡

以内源荧光光谱和荧光相图法研究了脲和盐酸胍诱导的卵清溶菌酶分子的去折叠过程,结果表明,当变性液中脲和盐酸胍的浓度分别约为4.0和3.0 mol/L时,卵清溶菌酶分子的去折叠过程均存在一个折叠中间态,这两个去折叠过程均符合"三态模型".在卵清溶菌酶分子"三态"去折叠过程的基础上,通过变性剂分子和卵清溶菌酶分子之间的缔合一...     

脲和盐酸胍诱导的牛碳酸酐酶B的去折叠

采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、高效凝胶排阻色谱和激光光散射光谱研究了脲和盐酸胍诱导的牛碳酸酐酶B的去折叠.实验结果表明,在脲和盐酸胍诱导的牛碳酸酐酶B的去折叠过程中,溶液中只含有单分子牛碳酸酐酶B和二分子牛碳酸酐酶B集聚体;二分子牛碳酸酐酶B集聚体是通过单分子牛碳酸酐酶B之间的疏水和...     

胍变及脲变α-淀粉酶的研究 Ⅰ.用高效疏水色谱法研究变性机理和复性效率

用疏水性强弱不同的两种色谱柱对７．０ｍｏｌ／Ｌ盐酸胍及８．０ｍｏｌ／Ｌ脲变性的α－淀粉酶变体和在疏水色谱介质表面上折叠的中间体进行了分离和复性。通过研究和比较发现,两者的变性机理和形成折叠中间体的个数以及复性效率均不相同。在用疏水性较弱的疏水色谱柱对脲变α－淀粉酶的折叠中间体进行分离时,得到了疏水性接近连续的、数目很多的中间体。用疏水性较强的疏水色谱柱对胍变α－淀粉酶进行复性的效果较好。还研究了柱温变化对其折叠、分离效果和复性效率的影响。     

用高效疏水色谱法对多种脲变α-淀粉酶折叠中间体的研究

用高效疏水色谱法对用脲变性的α-淀粉酶的体外折叠中间体进行了分离，发现脲变α-淀粉酶折叠至少有19个中间体，而且，这些中间体在色谱流出液中可稳定一周．这一结论已由电泳、离子交换色谱和体积排阻色谱法证实．此外，还用紫外吸收光谱和荧光发射光谱研究了这些折叠中间体与天然α-淀粉酶构象之间的差异．     

胍变及脲变α-淀粉酶的研究 Ⅰ.用高效疏水色谱法研究变性机理和复性效率

用疏水性强弱不同的两种色谱柱对７．０ｍｏｌ／Ｌ盐酸胍及８．０ｍｏｌ／Ｌ脲变性的α－淀粉酶变体和在疏水色谱介质表面上折叠的中间体进行了分离和复性。通过研究和比较发现，两者的变性机理和形成折叠中间体的个数以及复性效率均不相同。在用疏水性较弱的疏水色谱柱对脲变α－淀粉酶的折叠中间体进行分离时，得到了疏水性接近连续的、数目很多的中间体。用疏水性较强的疏水色谱柱对胍变α－淀粉酶进行复性的效果较好。还研究了柱温变化对其折叠、分离效果和复性效率的影响。     

脲和盐酸胍诱导过氧化氢酶去折叠的研究

用荧光相图法分别研究了脲和盐酸胍诱导牛肝过氧化氢酶去折叠的过程。当脲 浓度从0依次增大至0.50,4.5和8.0 mol/L时,过氧化氢酶从天然四聚体依次转变 为蓬松的四聚体、部分折叠的无活性二聚体和去折叠态,而当盐酸胍浓度从0依次 变化至0.65,2.5和6.0 mol/L时,过氧化氢酶则从天然四聚体集资转变为部分折叠 的激活二聚体、部分折叠的单体和去折叠态,这表明无论是用脲还是用盐酸胍作为 变性剂,该蛋白的变性过程都符合“四态模型”,但这两种变性剂诱导该蛋白去折 叠的途径和机制有较大差异。实验结果表明荧光相图法可以检测蛋白质去折叠的中 间态。用等温滴定量去热法研究了盐酸胍诱导过氧化氢酶去折叠过程的热力学, 25.0 ℃时低浓度盐酸胍诱导该蛋白从天然四聚体转变为部分折叠的激活二聚体的 本征摩尔构象变化焓、Gibbs自由能和熵分别为-69.2 kJ·mol~(-1),6.43 kJ· mol~(-1)和-254 J·K~(-1)·mol~(-1),据此推断盐酸胍通过熵效应和静电效应来 稳定和激活该二聚体。     

脲和盐酸胍诱导溶菌酶去折叠的荧光相图法研究

用荧光相图法分别研究了脲和盐酸胍诱导卵清溶菌酶去抓叠的过程。当变性体 系中无还原剂2－巯基乙醇存在、脲浓度从0变化至4.0 mol/L（或盐酸胍浓度从0变 化至3.0 mol/L）时,溶菌酶从天然态转变为部分折叠中间态,当脲浓度从4.0 mol/L变化至8.0 mol/L（或盐酸胍浓度从3.0 mol/L变化至6.0 mol/L）时,溶菌 酶从中间态转变为去折叠态,此时该蛋白的变性过程符合“三态模型”。而当变性 体系中有该还原剂存在时,溶菌酶则由天然态直接转变为去折叠态,此时脲诱导该 蛋白去折叠的过程符合曲型的“二态模型”。实难结果表明荧光相图法可以检测蛋 白南去抓叠的中间态。     

用高效疏水色谱法对多种脲变α—淀粉酶折叠中间体的研究

用高效疏水色谱法对用脲变性的α－淀粉酶的体外折叠中间体进行了分离，发现脲变α－淀粉酶折叠至少有１９个中间体，而且，这些中间体在色谱流出液中可稳定一周。这一结论已由电泳、离子交换色谱和体积排阻色谱法证实。此外，还用紫外吸收光谱和荧光发射光谱研究了这些折叠中间体与天然α－淀粉酶构象之间的差异。     

光谱法研究变性剂诱导的猪胃蛋白酶和牛血清蛋白折叠中间态的分布和过渡

利用紫外光谱和荧光光谱分别测定了变性剂诱导的猪胃蛋白酶和牛血清蛋白的残余活性,并根据它们的两个特征展开参数定量描述了猪胃蛋白酶和牛血清蛋白天然态、折叠中间态和完全展开态随变性液中变性剂浓度的分布和过渡。结果表明,在盐酸胍诱导的猪胃蛋白酶"三态"去折叠过程中,当盐酸胍浓度约为1.5mol/L时,折叠中间态的浓度达到最大,约占溶液中总猪胃蛋白酶的12%;在脲诱导的牛血清蛋白"三态"去折叠过程中,当脲浓度约为2.0mol/L时,折叠中间态的浓度达到最大,约占溶液中总牛血清蛋白的41%;而在盐酸胍诱导的牛血清蛋白"四态"去折叠过程中,当盐酸胍浓度约为0.4mol/L、1.2mol/L时,第一和第二折叠中间态浓度分别达到最大,约占溶液中总牛血清蛋白的20%和70%。     

蛋白质多态解折叠行为与稳定性Ⅱ:酶的多态解折叠行为

基于结构基元模型,进一步假设,由n个结构基元组成的蛋白酶,其活性中心由na(na?n)个结构基元组成,酶活性仅与组成活性中心的结构基元相关.由此,推导出适合于蛋白酶解折叠研究的变性曲线、解折叠结构基元平均自由能、物种分布等表达式.本文以盐酸胍诱导的卵清溶菌酶解折叠为例,通过荧光方法测定的溶菌酶解折叠曲线,得出卵清溶菌酶由2个结构基元组成,结构基元平均自由能?G0element(H2O)为48.47 kJ/mol.物种分布表明,酶活性随盐酸胍浓度的变化仅仅反映的是结构基元1(?-片结构域)的解折叠,而结构基元2(?-螺旋结构域)的解折叠反映在3.8~5.0 mol/L盐酸胍浓度范围内.结构基元模型既可描述蛋白酶多态解折叠的谱学行为,又可解释蛋白酶活性的两态性质.     

用疏水色谱对还原型胍变性牛胰岛素的折叠特性研究

用疏水相互色谱(HPHIC)对还原胍变性牛胰岛素在疏水界面上的折叠与复性进行了研究.结果表明,采用普通流动相时,对还原胍变胰岛素的复性效果较差,而采用氧化型流动相可使其复性效率提高到66%,并用反相色谱(RPLC)、紫外吸收光谱、荧光光谱及MALDI-TOF对其复性效果进行了验证.同时与体积排阻色谱(SEC)和稀释法对还原胍变胰岛素的复性结果进行了比较.结果表明,SEC根本无法使还原胍变胰岛素复性,而稀释法的复性效率仅有2%.这进一步表明HPHIC是变性蛋白复性的有效工具,变性蛋白在疏水界面折叠过程中,蛋白质与固定相之间的疏水相互作用对蛋白折叠起着关键性的作用,是蛋白折叠的主要驱动力.     

体积排阻色谱法研究变性溶菌酶分子复性过程中集聚体的形成

在体积排阻色谱柱上研究了还原剂存在时脲和盐酸胍变性的3种溶菌酶溶液的复性和分离过程。当变性液中原始溶菌酶浓度大于10 g/L时,变性溶菌酶在体积排阻色谱柱上除了复性为与未变性溶菌酶出峰时间相同的复性态溶菌酶分子外,还形成了溶菌酶折叠中间体的二分子集聚体。这个结果得到了用稀释法复性时溶菌酶的蛋白电泳检测结果的支持。与稀释法复性相比较,用体积排阻色谱法复性时所形成的折叠中间体二分子集聚体的量要远远低于用稀释法所形成的集聚体的量。     

血红蛋白和细胞色素c构象去折叠行为研究

利用紫外-可见吸收和荧光光谱法研究了血红蛋白(Hb)与细胞色素c(Cytc)两种血红素蛋白的去折叠行为。采用化学变性剂盐酸胍(GdHCl)和尿素(Urea)诱导两种蛋白构象去折叠,阐述了两种蛋白的去折叠机理。Hb的血红素(Heme)辅基通过与卟啉铁原子和组氨酸配位,与肽链键合的稳定性较差,在3.0 mol/L的盐酸胍作用下即发生解离。而Cyt c的Heme辅基通过卟啉与半胱氨酸形成二硫键呈现较强的稳定性,盐酸胍浓度达到6.0 mol/L也难使其发生解离。该研究为阐释蛋白构象与功能之间的关系提供了重要依据。     

脲或盐酸胍溶液中变性溶菌酶复性过程中集聚体的研究

建立在蛋白质变性-复性三态模型的基础上, 给出了一个描述在变性液中变性蛋白质复性时蛋白质浓度和其复性率的关系式. 通过这个关系式, 可以获得两个重要的描述蛋白质变性-复性体系特征的参数, 一个是包含在一个集聚体分子中的变性蛋白质的分子数目n, 另一个是蛋白质从原始态到形成集聚体过程中的表观集聚平衡常数K. 以三种溶菌酶在脲和盐酸胍溶液中的变性-复性过程对此方程进行了验证, 结果表明所给出的方程能够很好地描述三种溶菌酶在这两种变性液中的复性结果, 三种溶菌酶在两种变性液中有形成二分子集聚体的趋势. 变性溶菌酶在复性过程中的电泳和高效凝胶排阻色谱也同时能够监测到复性过程中集聚体的形成, 并且监测结果与上述方程所得的结果一致.     

铜离子对烟草多酚氧化酶变性和复性影响的热力学研究(英)

在有无5 mmol·L^-1 CuSO₄存在的两种情况下，运用荧光光谱研究了烟草多酚氧化酶在盐酸胍诱导下的变性和复性平衡。烟草多酚氧化酶在6.0 mol·L^-1盐酸胍变性30 min(25 ℃)即完全失活。荧光光谱结果表明：铜离子能够提高烟草多酚氧化酶的结构稳定性和抗盐酸胍变性的能力，进而影响烟草多酚氧化酶在盐酸胍诱导下的变性和复性过程。没有外源铜存在的情况下，盐酸胍诱导的烟草多酚氧化酶变性和复性是一个可逆的二态过程；在5 mmol·L^-1 CuSO₄存在的条件下，由于结合了Cu²⁺的酶的中间态稳定性增加，显示特征荧光，结果显示，外源铜存在时，盐酸胍诱导的烟草多酚氧化酶变性和复性是一个可逆的三态过程。根据相应模型，进行了热力学计算。上述实验结果得到酶活性测定的进一步证实，在6 mol·L^-1盐酸胍中放置5，10，15，20，25，30 min，烟草多酚氧化酶的剩余活性分别为18.7%，11.7%，8.9%，6.6%，3.6%，0.06%，但在5 mmol·L^-1 CuSO₄存在的条件下，剩余活性则分别为60.3%，44.6%，42.5%，40.2%，25.6%，25.3%。     

固体表面特征对脲变α-糜蛋白酶折叠的贡献

以脲变α-糜蛋白酶(α-Chy)为模型蛋白, 用蛋白折叠液相色谱法研究了该蛋白在7种不同固体表面上的折叠及其在折叠过程中形成的中间体, 选用疏水相互作用色谱(HPHIC)固定相为吸附剂, 在动态条件下着重研究了疏水色谱固定相TSK和PEG-600表面对脲变α-Chy复性效率的贡献. 用基质辅助激光解吸附离子化飞行时间质谱对3.0 mol•L^－1脲变α-Chy, 在经 HPHIC柱复性并同时分离的收集组分进行确认后, 仅有一种稳定的脲变α-Chy折叠中间体. 发现PEG-600固定相表面较TSK固定相对α-Chy复性效果好. 证实了疏水性强度及固体表面配基的结构对蛋白折叠起着关键性的作用.     

牛血清IgG热化学变性和热变性的研究

使用差示扫描量热仪(DSC)和荧光光谱法研究了在pH 7.4时牛血清IgG (bIgG)热变性, 热化学变性和等温化学变性过程(变性剂为尿素和盐酸胍), 首次报道了bIgG在热化学变性和等温化学变性过程中的相关热力学参数. DSC和荧光光谱实验结果表明, bIgG的热变性和热化学变性过程都是较复杂的不可逆过程, 这个过程可被看作一个三态变构过程. DSC实验表明在热化学变性过程中bIgG的变性温度和焓变值会随着环境中的变性剂浓度的升高而降低. 使用荧光光谱法对bIgG在尿素或盐酸胍存在下的等温化学变性过程进行了研究, 结果显示bIgG的化学变性过程也是一个较复杂的非二态过程. 实验数据分析表明, 变性剂尿素和盐酸胍与bIgG之间主要是依靠氢键相互作用的, 而热变性过程中bIgG的凝集是由于bIgG热变性时结构改变后暴露出的疏水结构互相作用造成的. 实验结果还表明单纯的热变性只能导致bIgG的不完全变性, 而即使是在高浓度变性剂存在时的bIgG热化学变性, 尿素和盐酸胍分别导致的bIgG热化学变性的去折叠态也是不同的.