紫外光诱导氧合型肌红蛋白氧化反应及机理

肌红蛋白通常在无光条件下可进行输氧、储氧等重要功能,实验中我们发现紫外光照射可促进氧合肌红蛋白(MbO₂)的氧化反应,证实其在光照时部分生理功能会发生变化。紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱数据显示,光照射时MbO₂的Soret带最大吸收波长蓝移、Q吸收带544和580 nm处还原峰强度下降,说明紫外光光照促进O₂解离, MbFe(Ⅱ)可被氧化至MbFe(Ⅲ)。四种波长光对光照氧化的影响程度为254 nm > 280 nm >430 nm > 409 nm;通入CO气体时氧合肌红蛋白较难发生光照氧化反应,即Fe的第六配位强度影响反应程度;溶液中的H⁺或OH^-对光照氧化反应有促进作用; 254、280 nm波长光照射时,苯丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Trp)三种游离氨基酸均促进光照氧化反应的进行,而409、430 nm波长光照射时三种游离氨基酸对光照氧化反应的影响较小。以上数据表明体内光诱导MbO₂氧化反应过程中蛋白质内的Fe(Ⅱ)能否被光照激发形成未成对电子处于激发态是O₂离去和二价铁被氧化的关键。     

紫外吸收光谱法研究Asp44在稳定肌红蛋白结构中的作用

为了了解肌红蛋白Mb表面44位天冬氨酸(Asp)残基对稳定蛋白结构的影响,用聚合酶链式反应(PCR)定点突变的技术将Mb基因上的第44位天冬氨酸的密码子GAT突变成赖氨酸的密码子AAA,获得突变体D44K。突变体蛋白在大肠杆菌BL21-DE3中成功表达并且得到纯化。用紫外-可见光谱研究野生型肌红蛋白及其突变体D44K的耐热、耐酸的变性过程。结果表明,用碱性氨基酸赖氨酸(Lys)取代酸性氨基酸Asp44残基,增强了肌红蛋白耐热、耐酸能力,说明Asp44具有稳定肌红蛋白结构的作用。为进一步研究蛋白表面氨基酸对蛋白质结构、功能的影响提供重要的试验依据。     

可见光谱法研究肌红蛋白血红素铁与金属离子相互作用(Ⅰ)

肌红蛋白(Myoglobin,Mb)是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质, 由一条多肽链和一个血红素辅基构成,其血红素铁在氧气的传递和运输中起到关键作用。文章利用紫外-可见光谱法对肌红蛋白的血红素铁和外加金属离子M(Ⅱ)[Cu(Ⅱ), Zn(Ⅱ)和Co(Ⅱ)] 的直接相互作用进行了研究。结果发现, 金属离子M(Ⅱ)与肌红蛋白活性中心的Fe(Ⅱ)发生了直接相互作用,外加金属离子将铁离子从肌红蛋白中“拖拽”出来,形成部分空位肌红蛋白衍生物。同时研究了外界条件,如离子浓度对这种相互作用的影响,发现随着外加金属离子量的增加这种相互作用逐渐增强,其作用强度依次为Co(Ⅱ)＞Zn(Ⅱ)＞Cu(Ⅱ)。 研究证实了肌红蛋白的血红素铁与金属离子之间存在直接相互作用,并且离子浓度对这种相互作用有影响。     

截短胰高血糖素样肽-1的构象研究

截短胰高血糖素样肽-1(sGLP-1)不仅具备刺激胰岛β细胞增生和降低血糖的功能, 而且半衰期较长, 具有非常好的新药开发前景. 为了阐明sGLP-1的功能, 本文运用圆二色光谱和荧光光谱探究了sGLP-1在不同条件下的构象, 结果表明, sGLP-1在磷酸盐缓冲液中主要呈无规则构象, 螺旋含量很低; 在含十二烷基硫酸钠或三氟乙醇的磷酸盐缓冲液中主要呈螺旋构象. 溶液pH值和温度变化对sGLP-1的构象影响显著. sGLP-1保留了结合并激活受体的关键残基, 在受体的诱导下, 在体内形成正确构象, 从而结合并激活受体, 发挥它的功能. 研究结果表明, 适当缩短GLP-1 C端片段, 能获得作用时间长、效力高的GLP-1类似物.     

铜锌超氧化物歧化酶与精氨酸钴（Ⅱ）的相互作用

采用ＶＩＳ,ＩＣＰ及酶活性测定等方法,研究了铜锌超氧化物歧化酶（Ｃｕ２Ｚｎ２ＳＯＤ）与精氨酸钴（Ⅱ）（Ｃｏ（Ａｒｇ）ｎ）的直接相互作用以及外加精氨酸钴（Ⅱ）的量、溶液ｐＨ值对此类相互作用的影响,结果发现：在水溶液中原酶活性中心处的Ｚｎ（Ⅱ）离子可被外加的精氨酸钴（Ⅱ）部分诱导、交换出来,而溶液中外加Ｃｏ（Ａｒｇ）ｎ中的Ｃｏ（Ⅱ）进行酶的活性中心,形成“Ｃｏ－ＳＯＤ”酶衍生物,并相应影响酶的催化活性,与此同时,外加精氨酸钴（Ⅱ）的量,溶液ＰＨ值对此类相互作用的进行有重要影响。     

光谱,波谱法研究铜锌超氧歧化酶与氯化钴（Ⅱ）,组氨酸钴（？…

我们首次发现的铜锌超氧歧化酶（Ｃｕ２Ｚｎ２ＳＯＤ）与氨基酸等发生直接相互作用的现象,是一种前人未研究过的重要的生化新现象。在此新发现的基础上,本文用ＩＣＰ,ＶＩＳ,ＮＭＲ和酶活性测定方法,又从不同角度拓展研究了Ｃｕ２Ｚｎ２ＳＯＤ酶与两类不同化合物,     

光激发四苯基卟啉钴氧化还原反应机理研究

金属卟啉在光激发条件下会呈现出重要催化特性和光学性质。四苯基卟啉亚钴(Co~Ⅱ TPP)性质稳定,难以通过强氧化剂氧化至四苯基卟啉钴(Co~ⅢTPP)。本文分别利用全波长氙灯与355nm激光脉冲诱导Co~Ⅱ TPP,探究其分子内的氧化还原过程。研究发现,Co~Ⅱ TPP的Soret带最大吸收峰随光照时长的递增出现红移,且吸收强度呈现先下降后上升的趋势,最大吸收峰位置由415nm逐渐红移至433nm,其Q带最大吸收峰位置由532nm逐渐红移至545nm。两种光源诱导Co~Ⅱ TPP均出现稳态吸光度的降低,分子内的活性中心钴离子由Co~(2+)氧化到Co~(3+)。咪唑使得Co~Ⅱ TPP受光诱导后更易出现稳态吸收峰红移。Co~Ⅱ TPP的瞬态吸收光谱有3个瞬态吸收峰,激光激发含咪唑的Co~Ⅱ TPP溶液仅在396nm出现单个瞬态吸收峰。数据表明光激发时,电子从卟啉的π成键分子轨道向具有配体特征的π~*反键分子轨道迁移,发生金属对配体的电荷迁移,生成稳定的高价态Co~Ⅲ。     

α,α′-二氧代烯酮环二硫(氮)代缩酮的紫外光谱

本文研究了α，α′－二氧代烯酮环二硫（氮）代缩酮的紫外光谱，指出了它们随化学结构而变化的一些特征。     

胰高血糖素样肽-1受体胞外区域突变体复合物的动力学研究

采用分子动力学模拟方法研究了胰高血糖素样肽-1(GLP-1)与GLP-1受体(GLP-1R)胞外区域的相互作用.结果表明,配体的结合导致受体的构象发生改变,Loop2区域的氨基酸Pro90和Trp91以及C末端的Glu128向配体移动.根据保守位点突变受体(P73A,V81L,Y88A,P90A和W91A)后所得多肽模拟数据,发现Loop2区域在突变体中的结构和柔性均发生了明显变化,Trp91和Tyr88的突变将导致配体亲和力丧失.研究结果证明,P73A突变型受体和野生型受体分别与配体相互作用后,二者数值差别不大,因此Pro73不是关键残基;V81L突变体则会导致配体亲和力的丧失.该结果为GLP-1药物设计提供了重要理论依据.     

多光谱法与分子对接模型研究西维来司钠与弹性蛋白酶的相互作用

采用多种光谱法及分子对接技术对西维来司钠（ONO-5046）与弹性蛋白酶的相互作用进行研究,利用荧光光谱法判断出ONO-5046的加入对弹性蛋白酶产生荧光猝灭作用,与弹性蛋白酶相互作用的猝灭类型为静态猝灭,ONO-5046与弹性蛋白酶以结合比为1∶1的比例构成复合物。经计算,ONO-5046与弹性蛋白酶体系的ΔH<0和ΔS<0,判断出氢键与范德华力为其主要结合作用力,由ΔG<0可知该反应可以自发进行。同步荧光光谱法、紫外-可见分光光谱法和圆二色光谱法探讨了ONO-5046的加入使弹性蛋白酶中氨基酸残基周围环境的疏水性降低,二级结构发生改变,α-螺旋结构的比例减少,无规则卷曲的比例增多;分子对接模拟结果表明：在与弹性蛋白酶相互作用过程中,ONO-5046分子骨架上的多个酰基结构、2个苯环以及较长的共轭结构能提供氢键与范德华力的作用位点,同时,端碳上的3个甲基结构有利于疏水作用,ONO-5046上的氧负离子与弹性蛋白酶的精氨酸存在盐桥作用。以上结果表明,ONO-5046与弹性蛋白酶的结合存在多种作用力,能形成稳定的复合物,从而抑制了弹性蛋白酶的活性。