游离芳香氨基酸和半胱氨酸对光诱导高铁肌红蛋白还原的影响

肌红蛋白(Myoglobin,Mb)中血红素辅基不仅具有储氧功能,也能吸收特定波长的光而影响蛋白功能表达。实验发现,部分游离的氨基酸对光诱导高铁肌红蛋白(metM b,Fe(III)-Mb)的还原过程及还原程度都有重要作用,因此,本文采用紫外-可见吸收光谱、圆二色谱、三维荧光光谱法,在光照体系中加入拥挤试剂来模拟细胞内拥挤环境,研究芳香氨基酸[色氨酸(Trp)、苯丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、半胱氨酸(Cys)]对metM b还原的影响。结果表明,含-OH或-SH的氨基酸(Tyr、Cys)能使metM b发生较好的光还原,无-OH或-SH基团的氨基酸(Trp、Phe)对metM b的光还原作用较弱,氨基酸促进metM b光还原的整个过程可能是分子间电子转移的过程。metM b在拥挤环境聚蔗糖70(Ficoll 70)中的光诱导还原程度比在稀溶液中高,拥挤试剂Ficoll70对蛋白的二级结构起保护作用,能够稳定血红素微环境。     

光谱法研究高铁肌红蛋白活性中心与一氧化氮的配位反应

蛋白质与配体作用的瞬时性对调节生物功能的正常发挥至关重要。采用紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis)和圆二色光谱法(CD)研究了高铁肌红蛋白(metMyoglobin,metMb)与一氧化氮的配位反应过程,论证了metMb与NO配位反应机理以及影响配位反应的因素。结果表明：metMb能与NO发生配位反应,420,534和568 nm处特征峰的出现,表明metMb与NO结合并生成一种新的配合物——亚硝基高铁肌红蛋白(nitrosylmetmyoglobin,metMbNO)。随着时间的推移,溶液中NO浓度逐渐减小,metMbNO配合物中Fe—N配位键在大量H₂O分子的进攻下断裂,NO慢慢地脱离,metMbNO配合物完成解离过程并重新生成metMb。实验中还发现metMb与NO配位反应的进行受到缓冲介质类型、离子强度、pH及温度等外界因素的影响。并且在0.01 mol·L-1磷酸盐缓冲液近中性条件时,metMb与NO配位反应最先达到平衡;当温度较低为280 K时,更易于metMb与NO配位反应的进行。此外,CD数据表明NO只与metMb血红素中心的铁原子发生配位反应而对蛋白二级结构影响甚微。探讨metMb与NO配位反应机制对于进一步研究生物体内NO功能的发挥有着重要的指导意义。     

细胞色素C与NO的反应机制

细胞色素C(Cytochrome C,Cyt C)与NO(由NO供体药物proliNONOate提供)之间的反应已在电化学和医疗方面受到重视,而直接与NO气体作用尚未得到关注;且前者主要是从Q带进行分析的,Soret带未提及。本文采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、电子顺磁共振(EPR)光谱、紫外可见时间过程光谱以及同步荧光光谱等方法同时分析了其Soret带与Q带的变化,探讨了不同价态的Cyt C与NO气体结合及解离反应的过程。结果表明:Cyt C与NO相互作用时,无论是高铁细胞色素C(ferric cytochrome C,Fe(Ⅲ)-Cyt C)还是亚铁细胞色素C(ferrous cytochrome C,Fe(Ⅱ)-Cyt C),反应产物都是细胞色素C配合物(Cyt C-NO);Fe(Ⅱ)-Cyt C先被NO氧化生成Fe(Ⅲ)-Cyt C,之后再与NO结合生成Cyt C-NO,Fe(Ⅲ)-Cyt C则直接与NO结合生成Cyt C-NO。Cyt C-NO是一种不稳定的配合物,当通入少量NO时Cyt C-NO很快解离生成Fe(Ⅲ)-Cyt C,其解离速率为(0.005 07±0.001) s^-1,是与供体药物结合所形成配合物解离速率的十分之一;NO过量时,生成的Cyt C-NO不会再发生解离。对实验结果分析,得出Cyt C与NO配位反应机制为溶液中的NO进入Heme腔内,Fe-S断裂,Fe-N间形成新的配位键,NO气体可以直接与Cyt C反应,生成的配合物比供体药物稳定,同时Soret带具有明显变化。这对于利用NO来缓解细胞内的氧化压以及利用NO检测细胞内呼吸类酶的变化,进而检测细胞凋亡具有重要意义。