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.     

咪唑-细胞色素c复合物的溶液结构研究

轴向配体在决定血红素蛋白结构和性能方面的作用引起人们的兴趣[1]. 细胞色素c是一个重要的电子传递蛋白, 在天然状态下轴向配体His 18和Met 80与血红素的Fe原子配位. UV光谱和NMR谱显示氧化态细胞色素c配位的Met 80在pH大于9或强外源配体存在时较易被取代[2]. 人们对外源配体配位引发细胞色素c的构象的研究得到一些重要的结构特征[3,4]. 但对整个蛋白溶液结构完整精确的描述和血红素电子结构的研究还很少. 此外, 细胞色素c在重折叠过程中形成组氨酸配位的中间体, 而咪唑能捕获和阻断中间体的形成. 为此, 本文对咪唑-细胞色素c复合物溶液结构进行了研究.     

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。     

大麦根细胞质膜存在H~+/Ca~(2+)反向传递系统

在发现大麦根细胞质膜上存在不需Mg~(2+)和需Mg~(2+)两个Ca~(2+)转运过程的基础上,进一步研究了这两个过程的转运机制,发现需Mg~(2+)的Ca~(2+)转运过程依赖于跨膜H~+梯度。无论以ATP为能源的、还是人为造成的跨膜H~+梯度,都可驱动跨膜Ca~(2+)转运;跨膜Ca~(2+)转运过程伴随着H~+梯度的消减。不需Mg~(2+)的转运过程则与跨膜H~+梯度无关。这些结果指出,大麦根细胞质膜上除了Ca~(2+)-ATP酶这一初级Ca~(2+)转运系统外,还存在一个以跨膜H~+梯度为能源的次级Ca~(2+)转运系统,即H~+/Ca~(2+)反向传递系统。     

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.     

用疏水色谱复性并同时纯化蛋白质的机理及其应用

变性蛋白表面的疏水氨基酸残基有与疏水色谱固定相(STHIC)颗粒相互作用的倾向, 两者之间的疏水相互作用能够抑制变性蛋白分子间的相互聚集. 同时疏水色谱固定相还能在分子水平上给变性蛋白分子提供足够高的能量, 使其瞬时脱水并折叠成其天然构象或不同的折叠中间体. 变性蛋白在疏水界面上的折叠不仅取决于其氨基酸之间的特异性相互作用及疏水色谱固定相的结构, 而且还取决于固定相和流动相之间的协同作用. 同时, 还提出了高效疏水相互色谱(HPHIC)进行蛋白折叠的机理及其进行蛋白折叠时能实现质量控制的原理. 在适当的色谱条件下, HPHIC 可使几种变性蛋白一步实现复性及同时纯化. 此外, 还设计制造出了直径比柱长大得多的实验室型和制备型“变性蛋白复性及同时纯化装置, USRPP”, 该“装置”具有完全除去变性剂、使蛋白质复性, 与杂蛋白分离及易于回收变性剂的“一石四鸟”功能. 该“装置”对变性蛋白的复性和纯化效率与通常使用的长柱相当. 在制备规模情况下, 该“装置”可以在低压梯度条件下简便、快速、而经济地应用于重组蛋白药物的制备. 文中以重组人干扰素-γ为例, 说明了制备型“装置”在其复性及同时纯化生产工艺中的应用.     

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。     

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.     

基于疏水性小波分析的膜蛋白结构预测

膜蛋白在细胞膜上具有重要的生理功能,大部分膜蛋白在药物设计、转运蛋白和免疫识别等方面起着关键的作用,从分子水平上预测这类蛋白质的结构具有非常重要的意义.本文提出一种基于氨基酸疏水性小波变换技术预测膜蛋白跨膜区段数目和位置的新方法.以代码为upkb-bovin的膜蛋白为例,对跨膜螺旋区数目和位置的预测分析进行了描述.从膜蛋白数据库中随机抽取36个蛋白质(含跨膜螺旋区232)作为测试集检验小波分析的预测方法,其中226个跨膜螺旋区能被准确预测,准确率为96.8%.结果表明,这种预测方法具有较高的预测准确性.     

细胞松弛素B对葡萄糖/质子共转运蛋白GlcPSe的抑制机理

通过分子动力学对细胞松弛素B与葡萄糖/质子共转运蛋白的两种质子化状态进行了模拟, 发现细胞松弛素B对处于去质子化阶段的葡萄糖转运蛋白具有更好的抑制效果. 结果表明, 357号色氨酸和117号脯氨酸是葡萄糖转运蛋白结合细胞松弛素B的关键氨基酸; 并且当抑制剂与受体蛋白结合时, 位于第10号跨膜螺旋上的357号色氨酸与细胞松弛素B的相对位置对抑制剂的结合有重要意义.     

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。     

MMP-12 蛋白包涵体复性时折叠状态核磁共振图谱与荧光光谱研究

MMP-12 是癌症治疗药物靶标. 为了更好研制新药, 需要大量制备MMP-12, 但MMP-12 在大肠杆菌中以包涵体形式表达. 因此如何优化蛋白复性过程是大量获取MMP-12 蛋白的关键. 采用核磁共振、稳态荧光法、外源性ANS (8-anilinol-naphthalenesulfonic acid)荧光探针三种方法监控MMP-12 变性蛋白的再折叠过程, 以探究其复性折叠机制. 研究发现MMP-12 再折叠中点值与对应的尿素浓度几乎相等(C_m≈4, mid-point of transition). 不同尿素浓度中MMP-12 的二维¹H-¹⁵N HSQC (heteronuclear single quantum correlation)谱图显示, 尿素浓度从4 mol/L 降低到3 mol/L 是MMP-12 蛋白复性折叠的关键步骤. 据此我们将MMP-12 蛋白复性从常规的梯度透析复性方法改进成等容透析复性法(即确保尿素从4 mol/L 到3 mol/L 的浓度变化缓慢), 实现复性收率提高一倍.     

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。     

HPHIC固定相对脲变α-糜蛋白酶复性的影响

依据计量置换保留理论所得到的参数lgI, 来测定不同构象态α-糜蛋白酶(α-Chy)在两种不同高效疏水相互作用色谱(HPHIC)固定相表面的折叠自由能, 发现脲变α-Chy在HPHIC固定相表面获取的折叠自由能比溶液中的高很多, 不同HPHIC固定相表面为脲变α-Chy提供不同的折叠自由能, 且都随变性剂脲浓度的增大而增大;通过对不同HPHIC色谱柱后复性α-Chy的比活测定, 还发现脲变α-Chy的复性效率与其从固定相表面的折叠自由能有关, 同一构象的α-Chy从固定相表面得到的折叠自由能越高越有利于其折叠成天然蛋白质.     

聚乙烯醇微透镜阵列的制备及其固载细胞色素c的直接电化学

利用自组装法以聚苯乙烯有序多孔膜为膜板制备聚乙烯醇微透镜阵列膜.在pH6.89的磷酸盐(PBS)缓冲溶液中,固载在聚乙烯醇微透镜阵列膜修饰的玻碳电极上的细胞色素c于0.072V(vs·Ag/AgCl)处显示一对准可逆的氧化还原峰,是细胞色素c血红素辅基Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对的特征峰.考察了扫速、溶液pH及支持电解质浓度等因素对细胞色素c电子传递的影响,体系的表观异相电子传递速率常数k0为2.98×10-6cm·s-1.     

α—ipp的附生结晶研究

用离焦电子显微术及电子衍射技术研究了不同温度下等规立构聚丙烯(α-iPP)超薄膜的细微结构。溶液浇铸的薄膜中的球晶内含有十字交叉和单晶型两种结构,与结晶温度无关。十字交叉结构中复杂的广角片晶支化是由子片晶在母片晶的(010)侧面上附生生长造成的,母子片晶均为侧立放置的链折叠片晶,它们的结晶学c轴位于膜平面内,并成一固定的夹角(100°左右)较低温度结晶时,有大量的多重广角片晶支化;结晶温度越高,支化程度越低。     

蜘蛛吐丝过程中钾的作用

用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对蜘蛛Nephila丝腺体和丝进行测定,结果表明,钾在丝中的含量明显高于在丝腺体中的含量.同时,在蜘蛛丝蛋白溶液中加入氯化钾,溶液出现乳白色浑浊,表明有呈β-折叠构象的微纤产生.浊度测试发现,丝蛋白微纤会逐渐聚集成较大颗粒而在溶液中形成沉淀.另外,红外光谱和拉曼光谱亦证明钾能够使蜘蛛丝蛋白膜发生从无规线团/螺旋到β-折叠的构象转变.有理由认为钾在蜘蛛吐丝过程中起重要作用,它的存在有利于丝蛋白形成β-折叠结构.     

细胞色素c在自组装纳米膜电极上的有效固定及直接电化学

采用自组装方法将壳聚糖-纳米金(Chi-Nano Au)修饰到金(Au)电极上,并经进一步自组装细胞色素c(Cyt c),制得自组装膜电极Cyt c/Chi-Nano Au/Au.测定了自组装膜电极的循环伏安曲线(CV)及稳定性.结果表明,利用自组装膜电极Chi-Nano Au/Au可以有效地固定Cyt c,并实现直接电子转移反应.Cyt c在0.13～0.28V(vs Ag/AgCl)之间显示一对明显的可逆氧化还原峰;峰电流与扫描速度呈现良好的线性关系,线性方程为Ipc=0.063 64+0.003 51υ,线性相关系数为r=0.997 2,这表明该电极过程受吸附控制.此外,所制备的膜电极稳定性良好.     

基于疏水性小波分析的膜蛋白结构预测

膜蛋白在细胞膜上具有重要的生理功能,大部分膜蛋白在药物设计、转运蛋白和免疫识别等方面起着关键的作用,从分子水平上预测这类蛋白质的结构具有非常重要的意义。本文提出一种基于氨基酸疏水性小波变换技术预测膜蛋白跨膜区段数目和位置的新方法。以代码为upkb_bovin的膜蛋白为例,对跨膜螺旋区数目和位置的预测分析进行了描述。从膜蛋白数据库中随机抽取36个蛋白质(含跨膜螺旋区232)作为测试集检验小波分析的预测方法,其中226个跨膜螺旋区能被准确预测,准确率为96．8％。结果表明,这种预测方法具有较高的准确性。     

蜈蚣毒素多肽RhTx的高效化学合成及复性折叠研究

二硫键的氧化折叠是合成二硫键构象锁定多肽的关键步骤.前人发展的二硫键氧化折叠策略主要有一次氧化折叠、多次氧化折叠和一锅法氧化折叠.目前对三种策略复性效率和收率等的比较性研究较少.分别采用三种氧化折叠策略制备目标蜈蚣毒素多肽RhTx.结果表明,两次氧化折叠策略的分离收率高于一次和一锅法氧化折叠策略,一锅法氧化折叠策略可能会导致较大比例的错误折叠.探索了数十毫克量级RhTx的高效制备方法,为进一步探索RhTx靶向TRPV1的结构机制等研究提供了工具分子.此外,对三种氧化折叠策略进行了系统比较,为二硫键构象锁定多肽的合成提供了参考.