新型SARS-CoV 3CL蛋白酶荧光多肽底物的设计、制备及其酶动力学研究

以邻氨基苯甲酸（Abz）为荧光发射基团、2，4-二硝基苯基乙二胺（rdanp）为荧光猝灭基团，设计合成了SARS，CoV3CL蛋白酶的新型荧光多肽底物：H2N-E（Eddnp）STLQSGLK（Abz）-CONH2．用液相色谱-质谱（LC—MS）联用技术进行了表征，表明该多肽底物能被SAILS-CoV 3CL蛋白酶识别，并在QS之间被专一性酶解．另外，利用该多肽底物的荧光共振能量转移（FRET）特性，对SARS—CoV 3CL蛋白酶的酶解动力学性质进行了研究，结果表明，此荧光多肽底物可以作为荧光探针，应用于SARS—CoV 3CL蛋白酶活性的测定及其抑制剂的筛选．     

基于纳米金和脱氧核酶荧光探针检测铅离子

本文以"8-17"脱氧核酶为识别靶标的配体,设计了一种基于纳米金(AuNPs)和脱氧核酶的荧光信号放大法检测Pb2+的探针。"8-17"脱氧核酶由一条底物链(17DS)和一条酶链(17E)组成。在底物链的一端修饰荧光基团6-羧基荧光素(FAM),而酶链通过巯基修饰到AuNPs表面。当底物链与酶链相混合时,酶链与底物链杂交,AuNPs与FAM靠近,导致FAM的荧光被AuNPs猝灭。当向该体系加入Pb2+时,"8-17"脱氧核酶被Pb2+激活,酶链将底物链剪切为两段,破坏了杂交的刚性结构,从而使得FAM的荧光恢复。基于此原理,构建了一种定量检测Pb2+的高灵敏传感器,该传感器对Pb2+的检测限达0.6nmol/L。     

靛红类双功能抑制剂: 调控SARS-3CL蛋白酶聚集状态与活性

1-(2-萘甲基)靛红-5-甲酰胺类化合物通过与底物口袋结合来抑制SARS-3CL 蛋白酶的活性, 而SARS-3CL蛋白酶自身的N端8 肽是作用于蛋白二聚界面的抑制剂. 本文设计同时占据SARS-3CL蛋白酶底物口袋和二聚界面的双功能抑制剂, 通过固相多肽合成方法制备由1-(2-萘甲基)靛红-5-甲酸和N端8肽组成的化合物, 得到不同长度连接链的6 个目标产物. 用显色底物方法测定化合物对SARS-3CL蛋白酶的抑制活性,其中化合物3的活性最高, IC₅₀值(半抑制率)为3.8 μmol·L^-1, 连接偶数甘氨酸的活性明显要好于连接奇数甘氨酸的化合物. 用超速离心沉降速率方法研究了化合物3对SARS-3CL蛋白酶聚集状态与活性的调控作用, 其同时具有诱导与抑制二聚的双重能力, 综合调控结果是抑制SARS-3CL蛋白酶的二聚. 这项研究给应用合成的化合物研究酶活性调节机制提供了一个示例.     

基于脱氧核酶的新型铅离子荧光探针

将荧光猝灭基团修饰的17E脱氧核酶(17E DNAzyme)与荧光基团修饰的底物链通过6个脱氧核苷酸相连, 得到了一种新型的对Pb2+敏感的荧光探针. 由于DNAzyme与底物链发生分子内杂交, 荧光基团与猝灭基团相互靠近, 导致荧光猝灭. 当Pb2+存在时, DNAzyme被激活, 底物链被切断后释放出荧光基团标记的DNA片段, 从而产生明显的荧光信号. 据此可在常温下快速检测Pb2+, 检测下限为10 nmol/L. 在Zn2+, Mn2+, Co2+, Cd2+, Cu2+, Mg2+和Ni2+等多种二价金属离子中, 除Zn2+, Mn2+和Cd2+略有干扰外, 其它几种金属离子均无响应, 表明该荧光探针对Pb2+具有良好的选择性.     

荧光分光光度法研究酶在非水相体系中的转酯化反应活性

以4-肼基-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂二唑肼为荧光底物,乙烯基羧酸酯、伯醇为转酯化反应底物通过荧光分光光度法比较了几种能以固体聚合物为底物的商品化酶制剂在有机溶剂中催化转酯化反应的性质.该方法使用微量溶剂和底物进行反应,测定快捷,具有很高的直观性.实验所用4种酶制剂均可在异辛烷、甲苯和乙腈中催化转酯化反应,催化能力是脂肪酶LPL-3>蛋白酶Alcalase 3.0 T>蛋白酶subtilisin Carhberg>蛋白酶bacillolysin,但有机溶剂的疏水性对转酯化反应影响较大,疏水性高的有机溶剂比较适合做酶催化转酯化反应的溶剂.和月桂酸乙烯酯相比,小分子的丙酸乙烯酯更有利于酶催化转酯化反应的进行.     

过氧化物酶新型荧光底物3,4-二氢-2(1H)-喹喔啉酮的反应机理及性能的研究

合成了过氧化物酶新型荧光底物3,4-二氢-2(1H)-喹喔啉酮(DHQXL). 在过氧化物酶催化下,该化合物可被H₂O₂氧化生成强荧光物质2(1H)－喹喔啉酮(QXL). 用高压液相色谱法分离得荧光产物纯品,经核磁共振谱和质谱证实其结构,确证了提出的酶催化反应机理. 对该化合物作为荧光底物的性能研究表明,它是一个很有应用前景的过氧化物酶的新型荧光底物.     

智能型金纳米棒荧光探针的制备及其肿瘤细胞成像研究

开发能特异和灵敏检测基质金属蛋白酶-2(MMP-2)的智能型荧光分子探针,对于癌症的早期精准诊断与治疗至关重要。本文基于MMP-2特异性识别的多肽底物,利用一价铜离子催化的"点击"化学反应将荧光素(FITC)和多肽底物GPLGVRGY相偶联,与SH-PEG-COOH修饰的金纳米棒在EDC和Sulfo-NHS的作用下通过酰胺化反应,制备得到一种新的MMP-2特异性响应的荧光共振能量转移(FRET)金纳米棒探针GNR@FITC。体外重组酶检测实验、MTT实验及细胞共聚焦显微成像结果表明,该探针对MMP-2过表达小鼠乳腺癌细胞4T1表现出较好的特异性和检测灵敏度,具有进一步开发应用于乳腺癌早期诊断的极大潜力。     

Pronase E酶解释放糖蛋白N-糖链的方法及荧光标记衍生物的LC-MS分析

建立了一种用非特异性酶链酶蛋白酶 E(Pronase E)从糖蛋白上释放N-糖链的方法. 以牛胰核糖核酸酶 B(Ribo B)和鸡白蛋白(Chicken Albumin)为材料, 用Pronase E代替N-糖苷酶 F(PNGase F)释放N-糖链. 当蛋白酶质量与糖蛋白质量比为1∶1时, 得到只带一个天冬氨酸(Asn)的闭环N-糖链, 称其为糖氨酸(glycan-Asn), 这样既为糖链引入了天然的-NH2活性基团, 同时还保持了糖链原有的还原端闭环结构. 以9-氯甲酸芴甲酯(Fmoc-Cl)为衍生试剂对解离后的糖氨酸进行衍生, 采用高效液相色谱-电喷雾质谱联用技术(HPLC-ESI/MS)对Fmoc-Cl糖氨酸衍生物进行分析, 建立了糖蛋白的Pronase E酶解、微量糖氨酸的Fmoc-Cl衍生以及糖氨酸衍生物的HPLC-ESI/MS分析方法, 该方法保持了N-糖链的天然结构, 便于以-NH2为功能基团进一步进行荧光标记、分离制备以及糖链与蛋白质的相互作用研究.     

基于分子机制的蛋白质酶解反应经验修饰动力学模型

蛋白质酶解反应动力学行为的复杂性在于体系中底物与产物的多样性,以及由此决定的动力学常数的可变性.基于此,以酪蛋白(case in)—胰蛋白酶(trypsin)为模式体系,拟合求得动力学常数(Km和kcat)随水解度(DH)值变化的函数表达式,其规律为:随DH值增加,Km增大,kcat减小,kcat/Km减小,证明:酶与底物的亲和力随肽链缩短而减小,即高分子量多肽为蛋白酶的适宜底物,而酶解效率与酶解专一性随反应进行逐渐降低.进一步,根据分子水平的蛋白质酶解作用机制,关联水解实验数据,得到case in-trypsin酶解反应的经验修饰动力学方程(模型平均相对误差<5%),为定量表征复杂酶解历程以及高效制备活性多肽提供了理论基础.     

以葛根素为辣根过氧化物酶底物的新体系及其分析应用

以一种天然活性成分葛根素(Puerarin)为辣根过氧化物酶(HRP)底物建立了葛根素-辣根过氧化物酶-过氧化氢反应新体系. 在反应体系中 HRP 催化H₂O₂ 氧化葛根素(弱荧光)形成二聚体产物(强荧光), 该产物在315 nm 的激发光下能发射波长为478 nm的强荧光, 并且反应体系荧光强度增加与HRP量在一定浓度范围内呈线性相关. 根据此关系和竞争型免疫定量原理, 以兔布氏杆菌抗体为分析对象建立了基于葛根素的酶联荧光免疫传感分析新方法. 对葛根素性质的研究结果证实, 葛根素在空气中稳定、对温度稳定, 对H₂O₂＋HRP 敏感性优于传统底物如对羟基苯乙酸、Amplex Red和高香草酸. 优化了酶联荧光免疫传感分析方法的实验条件如HRP-BrAb 用量、温度等. 运用新体系测定了兔血清样品的布氏杆菌抗体, 该方法线性范围为1.3～120 ng/mL, 检测限为1.3 ng/mL (3σ), 相对标准偏差为3.8%.     

SARS 3CL蛋白酶同源二聚化与底物结合互为别构调控因素

研究了严重急性呼吸系统综合症(SARS)冠状病毒3C-Like蛋白酶(3CLpro)在存在底物或抑制剂时的二聚体形成情况. 通过测定酶活性随酶浓度的变化, 拟合出在底物存在下酶二聚体的解离常数约为0.94 μmol·L-1, 小于纯蛋白酶的二聚体解离常数(14.0 μmol·L-1), 表明底物对二聚体的形成具有增强作用. 选用与底物具有类似结合方式的靛红类抑制剂N-萘甲基靛红-5-甲酰胺(5f), 利用超速离心沉降速率方法定量测定了SARS 3CL蛋白酶单体和二聚体在不同浓度5f时的含量, 发现5f同样具有诱导二聚体形成的能力. 在3 μmol·L-1蛋白酶浓度下测定得到诱导二聚的EC50 值(半数有效浓度)约为1 μmol·L-1, 说明二聚体中只有一个单体与抑制剂结合. 研究结果表明, 随着底物浓度的升高, SARS 3CL蛋白酶会形成更多的二聚体, 而二聚体含量的提高又反过来提高酶的活性, 这种双向别构调控机制有可能是病毒用来调控多聚蛋白水解速率和组装时机的一种方法.     

荧光素二磷酸酯的合成和荧光分光光度法分析碱性、酸性磷酸酯酶

目前荧光光度法测定碱性和酸性磷酸酯酶的底物常用伞形酮磷酸酯和萘酚As-BI(6-溴-3-羟基-2-萘基邻茴香胺)的磷酸二氢酯.它们具有很高的灵敏度,在荧光免疫分析中被广泛应用. 本文用荧光素和三氯氧磷在吡啶介质中合成了荧光素二磷酸酯,再用氢氧化钠处理为四钠盐.该醇易溶于水,其水溶液无荧光.它在碱性或酸性磷酸酯酶的催化下水解,产生具有很强荧光的荧光素,且荧光强度与酶量成正比,因此可进行碱性或酸性磷酸酯酶的测定.     

基于新型HRP底物白藜芦醇和Ag/SiO_2纳米粒子的酶联荧光免疫传感体系

以一种纯天然产物——白藜芦醇(resveratrol,RST)作为辣根过氧化物酶(HRP)荧光底物运用于酶联荧光免疫传感体系.RST对HRP,H2O2的荧光响应性能优于传统HRP荧光底物,诸如对羟苯丙酸、AmplexRed和佳味醇.RST本身只有极弱的荧光,在HRP催化下可被H2O2氧化成二聚体产物,该二聚体在315nm的激发光下能发射波长为462nm的强荧光,并且反应体系的荧光强度增加值与HRP量在一定浓度范围内成线性相关.根据此关系和竞争型免疫定量原理,以日本血吸虫抗体(SjAb)为模型分析对象,建立了基于新HRP荧光底物的酶联荧光传感分析新方法.运用制备的传感装置测定SjAb的线性范围为1.5×10-6～7.3×10-4g/L,检出限为1.5×10-6g/L,测定浓度为5×10-6g/LSjAb的相对标准偏差为4.7%(n=10).RST的二聚体产物水溶性很低,通过该装置可将酶反应产物沉积在具Ag/SiO2纳米粒子的传感界面上,利用纳米Ag/SiO2对产物吸附富集作用,不仅解决了传统方法不便于测定低水溶性的产物的问题,而且提高了分析灵敏性.     

水溶性香豆素荧光底物的制备及在液滴数字式检测中的应用

4-甲基伞形酮磷酸酯(4-MUP)是一类重要的荧光底物, 由于具有较高的疏水性, 荧光信号易在液滴间扩散而限制了其在液滴微流控芯片领域中的应用. 本文首先通过修饰7-羟基香豆素-4-乙酸, 制备了具有较高水溶性的新型底物分子7-二羟基磷酸酯香豆素-4-乙酸甲酯; 进而以7-二羟基磷酸酯香豆素-4-乙酸甲酯为底物, 以球刷酶(荷载大量碱性磷酸酶的聚电解质纳米颗粒, SP-AKP)为模式酶, 建立了基于液滴微流控的单SP-AKP数字式检测体系. 结果表明, 该水溶性香豆素荧光底物具有与传统4-MUP底物相似的荧光光谱和酶催化性能. 传统4-MUP酶促荧光产物5 min即在液滴中发生明显扩散, 而该水溶性香豆素荧光底物酶催化后产生的荧光产物7-羟基香豆素-4-乙酸甲酯在24 h后仍未观察到明显扩散现象, 具有优异的抑制荧光扩散性能. 在基于液滴微流控芯片的单SP-AKP数字式检测中, 对SP-AKP的检测限可达29.9 amol/L, 同时有效提升了检测时间的可操作性与数字式信号读取的准确性. 新型水溶性香豆素荧光底物有望替代4-MUP应用于以基于液滴数字式超敏生物检测为代表, 在液滴分区实现酶促反应进行超灵敏检测的众多检测领域中.     

果糖-6-磷酸-2-激酶的色氨酸残基的研究

NBS滴定PFK-2的紫外光谱的结果表明,该酶可滴定Trp残基数为4个其中2个是活性必需的。 用295nm的紫外光激发果糖-6-磷酸-2-激酶(PFK-2),在335nm附近有较强的发射荧光。该荧光能较专一反映PFK-2的Trp基团的状态。底物果糖-6-磷酸对该荧光不影响,ATP引起荧光吸灭。最大吸灭幅度为30％左右。 采用荧光滴定方法测定ATP与酶的结合,得出解离常数(K_i)在低浓度ATP时为0.033mmol/L,高度时为0.23mmol/L。表明该结合具有负协同性。Mg~(2+)、无机磷均降低ATP与酶的K_i值而表现为激活因子;果糖-6-磷酸和果糖-2,6-二磷酸酸对K_i值不影响。ATP结合后引起了该酶构象上的较大的变化。 在ATP保护下,PFK-2对NBS的失活速度稍有增加。丙烯酰胺荧光滴定的结果是,在有无ATP时的Stern-Volmer常数(K_(SV))皆为4.0。     

核桃蛋白酶解物的制备及抗氧化活性

采用碱性蛋白酶对核桃蛋白进行酶解, 检测了所得酶解物的抗氧化能力, 包括对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和羟基自由基(·OH)的清除能力; 利用Sephadex G-25 凝胶层析柱和反相柱对核桃蛋白酶解物进行分离纯化; 采用液相色谱-质谱(LC-ESI-Q-TOF)联用方法测得抗氧化能力最强的多肽的序列为Ala-Gly-Gly-Ala, 其还原力和还原型谷胱甘肽相当.     

长白山白眉蝮蛇蛇毒精氨酸酯酶1的研究Ⅱ.酶学性质和荧光光谱研究(续Ⅰ)

测得了长白山白眉蝮蛇毒精氨酸酯酶 1的最适反应的pH范围为 7.0～ 8.0 ,且与酶反应底物对甲苯磺酰-L -精氨酸甲酯 (TAME)的反应无明显的最适应反应温度 .荧光光谱的研究结果表明 :该酶的酪氨酸残基的荧光被色氨酸残基的荧光所掩盖 ;同步荧光光谱结果表明 :当发射波长与激发波长差Δλ分别为 2 0nm和 75nm时 ,精氨酸酯酶 1的荧光光谱分别由酪氨酸 (Tyr)和色氨酸 (Trp)残基所贡献 ,且处于亲水性环境中 ;精氨酸酯酶 1的荧光发射强度受溶液酸度变化的影响 .I- ,Acr和NBS对精氨酸酯酶 1的荧光淬灭结果表明这种酶中含有多个色氨酸残基 ,且处于不同的微环境中。     

4-羟基苯乙烯基吡啶为辣根过氧化物酶底物的酶荧光免疫传感体系测定布氏杆菌抗体

合成了一种新型辣根过氧化物酶(HRP)荧光底物-4-羟基苯乙基吡啶(pHSP),并首次将它运用于酶联荧光免疫传感体系.对pHSP化学性质的研究证实,pHSP在空气中较稳定,对HRP,H2O2的荧光响应性能优于传统HRP荧光底物,如对羟苯乙酸、Amplex Red和佳昧醇等.在pH 5.8的Britton-Robinson缓冲溶液中,pHSP本身只有极弱的荧光,在HRP-IgG催化下可被H2O2氧化成二聚体产物,该二聚体在300 nm的激发光下能发射波长为437 nm的强荧光,并且反应体系的荧光增加与HRP量在一定浓度范围内成线性相关.根据此原理,建立了兔布氏杆菌抗体的酶联荧光传感分析新方法.运用制备的传感装置测定兔布氏杆菌抗体的线性范围为6.3×10-11～1×10-8mol·L-1,抗体检出限为6.3×10-11mol·L-1,相对标准偏差为4.1%(n=11).pHSP的二聚体产物水溶性很低,利用设计的装置较好地解决了传统测定溶液体系方法灵敏度不高的问题.     

水相合成荧光纳米晶与碱性蛋白酶的偶联及纯化

利用水相中合成的巯基丙酸包覆的Cd Te荧光纳米晶与碱性蛋白酶(Alcalase)进行偶联标记.荧光光谱分析表明,Cd Te纳米晶体具有较窄的粒度分布和较高的光稳定性,室温下30 d时荧光强度降低8.36%.透射电子显微镜结果显示,Cd Te纳米晶的直径约为3 nm;X射线衍射结果表明,Ce Te纳米晶具有闪锌矿结构.利用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐(NHSS)偶联方法将Cd Te纳米晶与Alcalase进行偶联,通过超滤离心、凝胶柱层析及凝胶电泳技术对偶联后的Cd Te-Alcalase进行分离和纯化.荧光光谱显示偶联产物具有很好的光稳定性和较高的酶活力(61.06 U/μg).在荧光显微镜下可观察到标记蛋白的荧光,为研究酶反应的示踪及酶的构效关系等提供了实验基础.     

分子信标探针荧光法测定慢性粒细胞性白血病相关基因

根据慢性粒细胞性白血病(CML)相关基因b3a2序列设计了一种带有荧光基团和淬灭基团的凸环结构探针(分子信标,MB),研究其与互补目标DNA杂交前后的荧光变化行为,建立了b3a2基因检测的新方法.在最适条件下,得到杂交后溶液荧光强度与本底荧光强度的比值(S/B)和目标DNA 的浓度呈线性关系,r=0.9973,线性范围4.0×10-9～3.2×10-8 mol/L.该方法为实际样品的检测奠定了基础.