大分子拥挤条件下光诱导细胞色素C还原的光谱研究

稀溶液中高铁细胞色素C（ferric cytochrome c,Fe（Ⅲ）-Cyt c）能被光照还原成亚铁细胞色素C（ferrous cytochrome c,Fe（Ⅱ）-Cyt c）,但这一研究忽略了生物体细胞的真实环境是高度拥挤的,因此采用紫外可见、同步荧光及圆二色谱光谱法研究了大分子拥挤环境中光诱导Cyt c的还原过程及其对外界环境的依赖情况. UV-Vis光谱和同步荧光光谱结果表明,拥挤试剂葡聚糖70（Dextran70）和聚蔗糖70（Ficoll70）的加入利于Cyt c光还原的进行,且Ficoll70存在时Cyt c光还原程度远高于Dextran70存在时;Dextran70和Ficoll70环境中光诱导Cyt c还原的最适温度分别为37 ℃和25 ℃,定波长280 nm光照射利于Cyt c还原;Cyt c的光还原程度随着Dextran70浓度增加而增大,Ficoll70环境中Cyt c的最适光还原浓度为100 g·L^-1;拥挤环境下Met,Trp,Tyr和Phe的存在对光诱导Cyt c的还原过程依Phe> Tyr> Trp> Met顺序有催化促进作用;CD光谱结果表明光照射稀溶液中Cyt c蛋白还原后,其α-螺旋含量降低,β-折叠含量升高,而光照射拥挤环境中Cyt c还原后蛋白的二级结构基本没变化. 结果表明拥挤试剂具有稳定蛋白质二级结构的作用,且影响光还原Cyt c的电子传递过程及效率.     

酸诱导拥挤条件下肌红蛋白及突变体去折叠过程

采用紫外-可见吸收光谱、同步荧光光谱和圆二色(CD)光谱法研究拥挤试剂葡聚糖70 (Dextran70)和聚蔗糖70 (Ficoll70)存在条件下, 酸诱导野生型肌红蛋白Mb(WT)及其突变体Mb(D60K)的去折叠过程. 结果显示: 在Dextran70 和Ficoll70 两种拥挤环境下, Mb(WT)的变性中点pH值由4.25 分别降低到3.78 与3.76, 拥挤试剂加入后增强了Mb(WT)的耐酸能力; 肌红蛋白60位天冬氨酸(Asp)突变为赖氨酸(Lys)后, 变性中点pH值由4.25 降低到4.19, 耐酸性比野生型肌红蛋白有所增强, Mb(D60K)在Dextran70 和Ficoll70 两种拥挤环境下变性中点pH值由4.19 分别降至3.74 和3.12. 以上实验说明肌红蛋白表面氨基酸突变和拥挤试剂的添加起到了稳定血红素微环境、芳香族氨基酸及二级结构和保护蛋白天然状态的作用.     

大分子拥挤条件下光诱导辣根过氧化物酶还原的光谱研究

稀溶液中光诱导辣根过氧化物酶(Horseradish Peroxidase, HRP)能够发生还原反应,但这一研究忽略了生物体细胞内因存在各种分子而高度拥挤的真实环境。本文采用紫外可见、荧光、同步荧光及圆二色光谱法,研究了大分子拥挤环境中光诱导HRP的还原过程及外界环境对其光还原的影响。UV-Vis光谱和同步荧光光谱结果表明,采用403 nm单色光照射时,HRP在拥挤试剂葡聚糖70(Dextran70)中还原程度较好,而HRP在聚蔗糖70(Ficoll70)拥挤环境下不发生光还原反应;采用280 nm单色光照射时,在拥挤试剂Dextran70和Ficoll70中HRP光还原反应程度增加,且HRP的光还原程度在Ficoll70溶液中远高于在Dextran70溶液中;光诱导HRP还原的最适温度在Dextran70和Ficoll70环境中分别为4 ℃和24 ℃;HRP在Dextran70溶液中的最佳光还原浓度是100 g/L,在Ficoll70环境中HRP还原程度随着Ficoll70浓度的增加而增大;CD光谱结果表明拥挤环境中HRP被光还原后,蛋白的二级结构基本没有变化。     

高效液相色谱法直接测定芳香族氨基酸

芳香族氨基酸包括苯丙氨酸(Phcnylalanine,Phe)、酪氨酸(Tyrosine,Tyr)、色氨酸(Tryptophan,Trp)等.定量分析芳香族氨基酸在蛋白质化学和临床诊断与研究中具有重要意义~([1]).高效液相色谱法(HPLC)~([2,3])是分析氨基酸的常用方法.文献~([3])采用梯度洗脱在不同波长处分别测定Tyr、Phe和Trp,在7 min内完成测试.本研究采用高效液相色谱法(HPLC)-紫外检测,检测波长为257nm,同时测定Tyr、Phe和Trp的含量.     

Pd(Ⅱ)与色氨酸、酪氨酸及苯丙氨酸相互作用的荧光光谱

当Pd(Ⅱ)与色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)及苯丙氨酸(Phe)等芳香族氨基酸相互作用时,能观察到3种氨基酸的荧光均发生猝灭. 从吸收光谱的变化,温度对猝灭作用的影响以及猝灭常数Ksv,可以判定荧光猝灭作用是由于Pd(Ⅱ)与上述氨基酸形成基态配合物而导致的静态猝灭过程. 并认为在一定浓度的Cl-存在下,Pd(Ⅱ)与氨基酸分别以N, N配位和N, O配位形成以下混配型三元配合物Pd(HR)Cl2 (Trp和Phe体系)和Pd(H2R)Cl2(Tyr体系),并推测了配合物相应的结构. 该荧光猝灭体系不仅可用于研究钯(Ⅱ)与上述芳香族氨基酸的相互作用,也可成为以氨基酸(特别是Trp)作探针高灵敏荧光猝灭法测定钯的基础.     

芳香氨基酸光敏化瞬态产物的光谱学及动力学表征

运用KrF激光闪光光解瞬态吸收光谱 ,以丙酮为光敏剂 ,研究了水溶液中芳香氨基酸的光化学反应 .通过动力学分析和猝灭实验 ,鉴别了光化学反应过程中的瞬态产物 ,获取了激发三重态的瞬态吸收光谱及动力学参数 .在丙酮存在下 ,色氨酸(Trp)和酪氨酸 (Tyr)的水溶液光解 ,分别观察到Trp激发三重态、N中心色氨酸自由基 (Trp/N·)和酪氨酸的酚氧自由基 (Tyr/O·) ,阐述了二者是丙酮三重态与Trp ,Tyr分别通过三重态 三重态 (T T)激发能转移和电子转移生成 ;苯丙氨酸 (Phe)不能与丙酮三重态进行激发能转移和电子转移 .进一步 ,在色氨酰酪氨酸 (Trp Tyr)敏化光解过程中 ,观察到分子内的电子转移 ,即Trp/N· Tyr→Trp Tyr/O·自由基的生成过程 .     

荧光光谱法研究亚甲蓝与三种芳香族氨基酸的相互作用

本文运用荧光光谱法研究亚甲蓝(MB)分别与色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)三种芳香族氨基酸的相互作用。在pH 7.4 Tris-HCl缓冲溶液中,MB引起上述三种氨基酸明显的荧光猝灭现象,最大荧光猝灭波长分别位于346、303和282nm。其荧光猝灭值(F0-F)在一定范围内与MB成正比,用于测定MB具有高灵敏度。通过Stern-Volmer作图及温度的影响,表明MB与三种芳香族氨基酸之间以摩尔比1∶1形成基态复合物,均产生显著的静态猝灭,相互作用力较强,其中MB主要通过疏水作用与Trp结合,与Tyr和Phe之间的结合过程以静电作用力为主。     

非衍生化毛细管区带电泳直接紫外检测法测定茶叶中的4种氨基酸

采用非衍生化毛细管区带电泳直接紫外检测法同时分离测定精氨酸(Arg)、色氨酸(Trp)、苯丙氨酸(Phe)和酪氨酸(Tyr)4种氨基酸,并应用于不同发酵过程的茶叶样品的测定。在分离电压为20 kV、柱温为25 ℃、检测波长为190 nm条件下,以25 mmol/L硼酸-硼砂缓冲溶液(pH 10.0)为运行缓冲液,4种组分在8 min内达到基线分离,Arg、Trp、Phe、Tyr的检出限分别为5.0,1.0,0.3和0.5 mg/L。7次平行测定中,4种组分迁移时间的相对标准偏差(RSD)均小于2.8%,峰电流的RSD均小于4.0%。将所建立的方法用于11种实际茶叶样品中Arg、Trp、Phe和Tyr含量的测定,结果令人满意。该方法可以为茶叶的质量评估提供借鉴。     

神经红蛋白突变体Tyr44Phe的制备、表征和稳定性研究

构建了突变体蛋白Tyr44Phe的基因, 进行了蛋白的表达、分离纯化、谱学表征和稳定性研究. 由电喷雾质谱所得突变体蛋白的分子量与理论值一致; UV-Vis吸收光谱、荧光光谱和圆二色光谱表明, Tyr44Phe的点突变虽没有改变血红素的六配位结构, 但对血红素的构象有所影响. 突变体蛋白的热、酸稳定性研究表明, 定点突变降低了血红素与蛋白肽链之间的结合力, 导致血红素易从疏水腔中脱出, 说明Tyr44对蛋白的结构稳定性起一定的作用.     

促δ-波睡眠肽的结构与功能的研究

用固相法合成了促δ-波睡眠肽Trp-Ala-Gly-Gly-Asp-Ala-Ser-Glu(DSIP)及其十四种类似物和三个短肽,研究了结构与功能的关系,类似物的设计,主要考虑在分子中引入D-氨基酸以抑制酶的作用和增强稳定性,以及引入疏水侧链氨基酸如Phe和Trp等。位置的修饰主要在1,3,4,5,8和9位,即:D-Trp[1],Tyr[1],Tyr[1]Phe[5],D-Trp[1]Phe[8],Trp[3,4],D-Trp[3,4],D-Trp[1,3,4]Phe[8],D-Glu[9],D-pF-Phe[3,4]Phe[8]D-Glu[9],Phe[5],Glu[5]Asp[9],Tyr[5]Asp[9],Ala[7]和Asp[9]-DSIP以及Trp-Ala-Gly-Gly-Asp,Trp-Ala-Gly-Gly-Glu和Trp-Gly-Glu.合成肽的纯度经氨基酸组成分析、元素分析、薄层层析以及纸电泳鉴定。生物试验表明D-Trp[1],Tyr[1],Tyr[1]Phe[5],Ala[7]-DSIP无促眠活性;而Phe[5]-DSIP的促眠活性与DSIP相接近,其他类似物的生物试验结果将另文发表。     

氨基酸化学振荡反应活性中心的研究

我们已经报导了一系列氨基酸参与的化学振荡反应，获得了各振荡体系中反应物的浓度范围和典型振荡波形．初步拟定了反应机理，得到了振荡反应诱导期和周期的表观活化能以及各反应物初始浓度与诱导期或周期之间的定量关系［l，2］．然而，综观各振荡体系，不同结构的氨基酸一Bfoi－Mn‘＋－H。SO。一丙团（Act）体系中的BrOS、Mn‘＋、Act起振浓度变化很小，而各种氨基酸的最低起振浓度却存在着相当大的差异，且与酸度密切相关．为此，本文固定你对5］。二0．04mol·din－’；卜n‘＋o二0．016mol·din－‘；［Actfo二0．054mol·din－…     

紫外光照下高铁肌红蛋白的还原

实验中我们发现紫外波段光源照射高铁肌红蛋白(metmyoglobin,metMb)时,能发生与添加化学还原剂还原metMb相似的过程,本文采用紫外可见吸收光谱(UV-Vis),圆二色光谱(CD)研究了metMb在特定紫外光源下的还原过程。580 nm和544 nm处还原峰的面积变化显示,metMb在光照时能被还原至MbFe髤H2O状态,且不同的光源、特定紫外定波长、温度、pH以及不同气体存在等条件下metMb的还原程度不同。在温度为10℃,偏碱性条件时,定波长254 nm照射有利于metMb还原;气体存在时,由于气体小分子与血红素铁的配位能力不同,不同气体对光照metMb还原的催化作用程度也有差异,CO和O2的存在对此过程有催化促进作用,这一结论在医学和生理学上有重要的意义。     

Direct Electrochemistry and Catalytic Activity of Hemoglobin and Myoglobin Entrapped in PEG Film

Abstract

Direct electrochemistry and electrocatalysis of two heme proteins, hemoglobin (Hb) and myoglobin (Mb), incorporated in polyethylene glycol (PEG) films, were studied by cyclic voltammetry. The two proteins exhibited a pair of well‐defined, quasi‐reversible cyclic voltammetric peaks with the apparent formal potential at about ?0.21 V (Hb) and ?0.22 V (Mb), respectively, vs. saturated calomel electrode (SCE) in pH 5.0 acetate buffer solution, characteristic of the h eme Fe(III)/Fe(II) redox couples, indicating enhanced electron transfer between the proteins and the substrate electrode in the PEG film environment. The protein–PEG films could also exhibit excellent stability. Meanwhile, positions of Soret absorption band of the proteins in the PEG films suggested that the heme proteins kept their secondary structure similar to their native state in the medium pH range. Oxygen, trichloroacetic acid, nitric oxide, and hydrogen peroxide could all be catalytically reduced by Hb or Mb in PEG films.     

Fe(Ⅲ)-5-Br-PADAP络合物光化学还原反应的研究

研究了溶液酸度、光强度、有机酸及其浓度对Fe(Ⅲ)-5-Br-PADAP络合物光化学还原反应的影响,并对该光化学还原反应的机理作了初步探讨.结果表明,在pH为5.5的HAc-NaAc缓冲溶液中,Fe(Ⅲ)-5-Br-PADAP络合物的光化学还原反应速度较快;光强度增加,该光化学还原反应速度加快;甲酸等有机酸能加速该光化学还原反应;乙二酸、丙二酸能明显抑制该光化学还原反应;能促进反应的有机酸浓度增加,该光化学还原反应的速度加快.     

以氨基酸为晶体生长控制剂合成多级纳米结构的硫化铟空心微球

以水热方法制备具有多级纳米结构的In2S3空心微球. 通过对不同反应时间产物的跟踪表征, 证明微球中空结构的形成归因于Ostwald ripening机理. 空心微球的壳层由In2S3的纳米粒子或纳米片组成, In2S3空心球的紫外可见光谱蓝移以及荧光光谱在约385 nm的强发射和364 nm的弱发射, 均显示了纳米尺度In2S3晶体的量子局限效应. 以不同的氨基酸作为晶体生长修饰剂, 可以选择性地制备不同表面形貌的In2S3空心微球, 显示了氨基酸的不同功能团在In2S3晶体生长过程中对表面形貌的控制作用.     

光谱与停流荧光法研究肌红蛋白及其突变体D60K与表面活性剂的相互作用

用停流荧光法、紫外光谱法、荧光光谱法和圆二色(CD)光谱法研究了肌红蛋白(Mb)及其突变体Mb(D60K)分别与两种表面活性剂的相互作用.停流荧光数据表明不同浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与Mb及Mb(D60K)相互作用均为(准)一级反应,虽然Mb(D60K)只是将肌红蛋白表面的60位天冬氨酸突变为赖氨酸,但二者性质差异显著,说明60位氨基酸对蛋白质性质影响较大.紫外、荧光与圆二色谱的结果也表明在上述表面活性剂作用下肌红蛋白及其突变体结构与功能均发生变化,其适应性和稳定性有一定差异.综合数据分析得知,肌红蛋白突变体D60K在表面活性剂溶液中性质更加稳定.     

Characterization of conformational changes and noncovalent complexes of myoglobin by electrospray ionization mass spectrometry,circular dichroism and fluorescence spectroscopy

Electrospray ionization mass spectrometry (ESI‐MS) was employed to monitor the heme release and the conformational changes of myoglobin (Mb) under different solvent conditions, and to observe ligand bindings of Mb. ESI‐MS, complemented by circular dichroism and fluorescence spectroscopy, was used to study the mechanism of acid‐ and organic solvent‐induced denaturation by probing the changes in the secondary and the tertiary structure of Mb. The results obtained show that complete disruption of the heme–protein interactions occurs when Mb is subjected to one of the following solution conditions: pH 3.2–3.6, or solution containing 20–30% acetonitrile or 40–50% methanol. Outside these ranges, Mb is present entirely in its native state (binding with a heme group) or as apomyoglobin (i.e. without the heme). Spectroscopic data demonstrate that the denaturation mechanism of Mb induced by acid may be significantly different from that by the organic solvent. Low pH reduces helices in Mb, whereas certain organic content level in solution results in the loss of the tertiary structure. ESI‐MS conditions were established to observe the H₂O‐ and CO‐bound Mb complexes, respectively. H₂O binding to metmyoglobin (17 585 Da), where the heme iron is in the ferric oxidation state, is observed in ESI‐MS. CO binding to Mb (17 595 Da), on the other hand, can be only observed after the heme iron is reduced to the ferrous form. Therefore, ESI‐MS combined with spectroscopic techniques provides a useful means for probing the formation of ligand‐binding complexes and characterizing protein conformational changes. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Alkylamine-ligated H93G myoglobin cavity mutant: a model system for endogenous lysine and terminal amine ligation in heme proteins such as nitrite reductase and cytochrome f

His93Gly sperm whale myoglobin (H93G Mb) has the proximal histidine ligand removed to create a cavity for exogenous ligand binding, providing a remarkably versatile template for the preparation of model heme complexes. The investigation of model heme adducts is an important way to probe the relationship between coordination structure and catalytic function in heme enzymes. In this study, we have successfully generated and spectroscopically characterized the H93G Mb cavity mutant ligated with less common alkylamine ligands (models for Lys or the amine group of N-terminal amino acids) in numerous heme iron states. All complexes have been characterized by electronic absorption and magnetic circular dichroism spectroscopy in comparison with data for parallel imidazole-ligated H93G heme iron moieties. This is the first systematic spectral study of models for alkylamine- or terminal amine-ligated heme centers in proteins. High-spin mono- and low-spin bis-amine-ligated ferrous and ferric H93G Mb adducts have been prepared together with mixed-ligand ferric heme complexes with alkylamine trans to nitrite or imidazole as heme coordination models for cytochrome c nitrite reductase or cytochrome f, respectively. Six-coordinate ferrous H93G Mb derivatives with CO, NO, and O(2) trans to the alkylamine have also been successfully formed, the latter for the first time. Finally, a novel high-valent ferryl species has been generated. The data in this study represent the first thorough investigation of the spectroscopic properties of alkylamine-ligated heme iron systems as models for naturally occurring heme proteins ligated by Lys or terminal amines.