钙调蛋白Q41C/K75C突变体对Ca2+ 和La3+ 表现不同的结合模式

钙调蛋白(CaM)是一种多功能钙离子结合蛋白, 作为对细胞内钙离子浓度变化的应答, 它可以调节许多酶的活性. Q41C/K75C突变钙调蛋白(CaMSS)在N结构域端具有一个二硫键, 此前研究表明, CaMSS对Ca²⁺亲合力明显降低. 本研究结果发现,Ca²⁺ 和La³⁺ 与CaMSS的结合方式表现出了一种特殊的选择方式: Ca²⁺ 的结合位置为I, III和IV金属结合位点, 而La³⁺ 与I, II和IV位点结合. 综合文献和实验结果, 我们提出一种结合机理的假设, 即CaMSS的金属离子结合位点II (或III)可能通过长程效应, 对另一端III (或II)的金属离子的结合发生响应, 由于二硫键存在等原因, 导致该位点丧失结合金属离子的合适蛋白构象. 本研究结果为阐明金属离子与钙调蛋白结合的特异性机理提供了新的观点, 也为以钙调蛋白为模版的蛋白设计提供了新思路. 英文全文见: Science China Chemistry, 2010, 53(4): 797–806     

La3+诱导钙调蛋白与鼠脑组织钙调蛋白亲合蛋白的结合

应用固定化钙调蛋白(CaM)亲合色谱法、变性丙烯酰胺电泳(SDS-PAGE)和基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)等方法研究了La3+诱导CaM在大鼠脑匀浆液中的钙调蛋白亲合蛋白(CaMBP)谱以及CaM-CaMBP在模拟细胞环境下结合作用的La3+浓度依赖关系, 并与Ca2+的作用进行了比较. 实验结果表明, (1) La3+参与的CaMBP物种与Ca2+的基本相同. 鉴定了其中含量高且稳定出现的5种CaMBP分别是参与糖酵解反应的6-磷酸果糖激酶和3-磷酸甘油醛脱氢酶、细胞骨架类的微管蛋白和肌动蛋白以及应激反应相关的71000热休克同源蛋白, 表明稀土离子可能参与多种细胞过程; (2) La3+诱导CaM与5种CaMBP结合的浓度依赖曲线因CaMBP物种的不同而存在差别. 热休克同源蛋白、肌动蛋白或微管蛋白对La3+相对敏感, La3+在金属-CaM-CaMBP三元体系中与CaM的结合常数K与Ca2+的相近或稍高; 而6-磷酸果糖激酶和3-磷酸甘油醛脱氢酶体系对La3+的敏感性明显低于Ca2+. 其原因可能在于模拟细胞环境的复杂性以及CaM-CaMBP蛋白质相互作用对金属离子与CaM配位结合的调节.     

一种钙/钙调蛋白依赖性的蛇毒磷脂酶A_2

分别研究了钙离子和三价稀土离子对白眉蝮蛇 (Agkistrodon blomhoffii Ussurensis)蛇毒磷脂酶 A2(PLA2 )活性的影响以及钙调蛋白对它的激活作用 .实验结果表明 ,PLA2 的活性对钙离子表现出依赖性 ,钙调蛋白能够激活该蛇毒 PLA2 ,钙调蛋白的拮抗剂三氟甲基吩噻嗪 (Trifluoperazine)能够完全抑制它对 PLA2的激活作用 .三价稀土离子 La3 、Eu3 、Dy3 、Yb3 对该 PLA2 的活性表现出抑制作用 ,其中离子半径较大的La3 和 Eu3 对酶活的抑制程度要小于半径较小的 Dy3 和 Yb3 .     

一种钙/钙调蛋白依赖性的蛇毒磷脂酶A2

稀土离子;活性;一种钙/钙调蛋白依赖性的蛇毒磷脂酶A2     

稀土离子和钙调蛋白对乳酸脱氢酶活性的影响

分别研究了三价稀土离子、稀土离子和钙调蛋白(CaM)的复合物以及作为稀土离子配体的二乙三胺五乙酸(DTPA)及其衍生物二乙三胺五乙酸-双二甲酰胺(DTPA-BDMA)和二乙三胺五乙酸-双(异烟肼)(DTPA-BIN)对乳酸脱氢酶(LDH)活性的影响.结果表明稀土离子浓度小于3μmol@L-1时对酶活性具有轻微的激活作用,离子浓度增大到6μmo1@L-1后则开始表现出抑制作用;钙调蛋白可以缓解这种抑制作用;二乙三胺五乙酸及其衍生物在浓度超过5μmol@L-1时对酶活性均有抑制,这种抑制作用在加入外源的钙调蛋白后也得到缓解.     

稀土离子诱导钙调蛋白构象变化后的单克隆抗体制备

采用单克隆抗体技术研究了三价稀土离子与钙调蛋白作用后对其与靶分子识别能力的影响。牛脑钙调蛋白经2.4-二硝基氟苯修饰后再结合三价的铕离子,然后免疫Balb/c小鼠,经过3次免疫后在小鼠血清中检测到相应的抗体,抗体效价为1:12000;用杂交瘤细胞技术制备出一株抗钙调蛋白的单克隆抗体细胞株2C3;酶联免疫吸附法(ELISA)测定结果证实钙调蛋白结合稀土离子前后对该抗体的识别能力存在显着差异,表明该抗体可以用于进一步研究金属离子对钙调蛋白构象变化及其对靶分子识别的影响。     

稀土离子对钙调蛋白与单克隆抗体分子识别的影响

分别采用酶联免疫吸附(ELISA)法和荧光标记技术比较了Ca²⁺,La³⁺,Eu³⁺和Yb³⁺离子对钙调蛋白与单克隆抗体2C3之间分子识别的影响.结果表明,金属离子与钙调蛋白作用后会诱导其发生不同的构象变化,并进一步影响到钙调蛋白与单克隆抗体2C3分子之间的结合强度.当钙调蛋白分别与La³⁺,Eu³⁺,Yb³⁺作用后,它与单抗2C3分子之间的解离常数为(26.8±2.5),(21.8±3.4)和(64.8±5.1)nmol/L,而结合Ca²⁺前后的钙调蛋白与单抗分子的解离常数分别为(177.2±2.8)和(157±4.2)nmol/L.这一结果表明,稀土离子诱导钙调蛋白发生的构象变化明显不同于钙离子的作用,这种差异可能是稀土与钙离子对钙调蛋白调控作用表现出差别的原因.     

核磁共振法研究大肠杆菌细胞内La3+与钙调蛋白的相互作用

应用in-cell和cell free核磁共振（NMR）方法分别研究了柠檬酸镧与大肠杆菌细胞内^15N标记的钙调蛋白（CaM）以及La^3＋和大肠杆菌无细胞提取液（Cell free extract,CFE）的相互作用。将所得^1H-^15N HSQC NMR谱与纯化过的以不同组成比结合Ca/La的CaM的^1H-^15N HSQC NMR谱比较,发现在细胞内因胞内环境拥挤,蛋白运动能力下降,使CaM的NMR信号较少且峰宽增加。而柠檬酸镧可以透过细胞膜进入细胞,并与胞内的CaM结合。无细胞提取液的NMR谱显示,加镧之前细胞内CaM主要以Ca结合态存在,而加入La^3＋可能形成Ca2La2CaM混合金属配合物。这和无细胞的化学体系的实验结果一致。实验结果显示,细胞水平NMR方法可用于研究稀土以至其他金属配合物与细胞的相互作用如何与细胞内钙调蛋白作用,以及有关的生物功能。     

八肋游仆虫中心蛋白N-端半分子与Tb3+，Ca2+的结合

用分子生物学方法表达、纯化了游仆虫中心蛋白及N-端半分子，用铽荧光探针法、离子竞争法研究了pH 7.4，0.01 mol· L^-1 Hepes条件下中心蛋白与铽、钙的结合性质。结果表明中心蛋白有4个铽结合部位，其中2个为高亲合结合部位、2个为低亲合结合部位。具有2个低亲合结合部位的中心蛋白半分子与铽结合的条件常数是(2.13±0.10)×10⁵ L·mol^-1，与钙结合的条件常数是(7.52±0.02)×10² L·mol^-1。     

铜转运蛋白C端金属结合域与Ag~+及Hg~(2+)的相互作用

铜转运蛋白(CTR1)不仅参与铜的细胞摄取,而且在其它重金属离子的摄取过程中也发挥重要作用.本文采用紫外-可见(UV-Vis)光谱,核磁共振(NMR)和质谱(MS)的方法,研究了人源CTR1(hCTR1)的C端金属结合域(C8)与Ag+和Hg2+的相互作用.研究表明,Ag+和Hg2+都能与C8结合,但二者与C8的结合机制明显不同.每个C8分子可以结合两个Ag+离子,但一个Hg2+却可以与两个C8形成桥联.此外,Ag+离子与C8的配位是一个中等速度的交换过程,而Hg2+离子则为快速交换过程.C8的半胱氨酸残基是两种离子的重要结合位点,同时组氨酸残基也参与两种金属离子的配位,其中Ag+优先结合组氨酸,而Hg2+则对半胱氨酸的结合具有显著的优势.虽然HCH基序对C8与金属配位至关重要,一些远端的其它氨基酸也可以参与C8与银离子的配位,这可能与CTR1在摄取Ag+过程中的金属转移机制相关.这些结果为理解hCTR1蛋白摄取重金属离子的作用机制提供了必要的信息.     

Ho~(3+)修饰的Pt/C电极对DMM的电催化氧化

通过循环伏安法(CV),计时电流法(CA)和线性扫描法(LSV)对二甲氧基甲烷的电氧化特性进行了研究.发现当用Ho3+修饰Pt/C催化剂电极后可以大幅度提高电极对DMM的电催化活性.热处理Ho3+修饰后Pt/C催化剂电极,可进一步提高该电极对DMM的电催化氧化活性.     

镧(Ⅲ)离子对菲律宾蛤仔不同组织金属硫蛋白诱导的研究

稀土离子能否诱导海洋生物的金属硫蛋白(MT)合成,将影响到MT对海水重金属的指示作用。以菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为试验动物,采用含镧(Ⅲ)离子(La3+)的人工海水对其进行暴露培养,测定得到蛤仔鳃部和内脏中MT含量随暴露浓度和时间的变化。结果表明,La3+能够促进蛤仔MT的诱导,当以1×102μg.L-1La3+对蛤仔暴露培养5 d时,鳃部和内脏MT含量均达到最高水平,分别为0.135±0.014μmol-SH/g和0.276±0.025μmol-SH/g;1×10-1~1×102μg.L-1的La3+对鳃部MT的诱导作用较大,继续增加La3+浓度,诱导作用有所降低;1×10-1~1×104μg.L-1的La3+对内脏MT均有较好诱导,并基本保持恒定,表明La3+对机体MT的诱导具有一定限度。值得注意的是,我国某些海域的海水稀土离子浓度已达到可诱导双壳类MT合成的水平。     

钙和钒离子对钒-溴过氧化物酶催化 H2O2 氧化环己烯反应的影响

 在溴化钾存在下, 大型海洋藻类珊瑚藻的钒-溴过氧化物酶 (V-BPO) 可在常温下催化 H₂O₂ 环氧化环己烯生成环氧环己烷. 通过用含 1.0 mmol/L 钒离子和 1.0 mmol/L 钙离子的缓冲溶液透析 V-BPO, 用恒流泵向反应体系中连续添加 H₂O₂, 并优化其它反应条件, 可提高该催化反应时空收率. 在优化的反应条件下, 产物环氧环己烷的时空收率为 4.79 g/(h•L), 对 H₂O₂ 的收率为 74%, 均比文献最高值提高了 78%.     

K~+、Ca~(2+)和Fe~(3+)对和丰煤热解产物分布、结构及品质的影响

将K~+、Ca~(2+)、Fe~(3+)的硝酸盐用于处理脱灰和丰煤样(K-DC、Ca-DC和Fe-DC),在热重分析仪中考察了处理煤样的失重特征和气体逸出规律。结果表明,处理煤样的总失重率减少,CO_2和H_2的浓度较原煤(DC)的高。通过固定床研究了处理煤样热解过程中产物的分配规律,采用元素分析、FT-IR、模拟蒸馏和GC-MS等分析了半焦的结构特征和焦油的组成与品质。结果表明,与DC相比,处理煤样的半焦和气体产率增加,焦油产率降低,相应半焦的不饱和度和缩合程度降低。在各金属组分的作用下,焦油中的轻质组分分率增加,其中,Fe~(3+)的作用最为显著,其值增加了22.4%。GCMS结果表明,长链烷烃含量高达70%,是焦油组分重的主要原因,K和Fe组分可促进其分解。     

普利沙星与Co(phen)_3~(2+)及DNA间结合作用的电化学和光谱

利用电化学和紫外光谱法研究了邻菲咯啉合钴(Co(phen)32+)与普利沙星(PLFX)及DNA间在pH=7.4的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中的结合作用。紫外光谱测量结果表明,普利沙星与Co(phen)32+发生了结合作用形成二元络合物,结合常数为2.0×104L/mol。电化学测量表明,在Co(phen)32+-普利沙星络合物中加入DNA后,Co(phen)32+-普利沙星络合物的峰电流下降,峰电位差增大了17 mV,式电位负移了3.5 mV,推断络合物与DNA作用方式主要为静电作用。     

2-羟基萘甲醛苯甲酰腙衍生物对Al~(3+)的裸眼识别和荧光传感

设计合成了化合物4-羟基苯甲酰-(2-羟基萘甲醛)腙(L)探针,经金属离子识别研究发现探针L对Al~(3+)具有良好的荧光增强识别效果且不受其它金属离子的干扰,且识别过程中溶液的颜色发生了明显变化,可以实现Al~(3+)的可视法检测,核磁滴定、job-plot、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF)等实验结果显示,探针L与Al~(3+)以摩尔比2∶1的方式进行配位。通过对紫外滴定数据的非线性拟合分析,探针L与Al~(3+)的结合常数为1.3×10~4L/mol,最低检测限为3.71×10~(-6)L/mol。因此,该腙类衍生物作为Al~(3+)的荧光及比色探针,识别体系线性范围较宽,检测限低,在痕量Al~(3+)的检测方面具有潜在的应用价值。     

等离子体原子发射光谱法研究纳米Al2O3材料对稀土离子(La3+、Eu3+和Yb3+)的吸附行为

采用等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)为检测手段,以纳米Al2O3为吸附材料,系统地研究了其在静态条件下对稀土离子(La3+、Eu3+和Yb3+)的吸附性能,确定了最佳吸附及解脱条件.实验结果表明,在pH=8.0～9.0范围内,分析物可被定量吸附,用1.0 mol·L-1盐酸溶液可将吸附的稀土离子完全解脱.本方法对La3+、Eu3+和Yb3+的检出限分别为10.2 ng·mL-1、5.2 ng·mL-1和1.7 ng·mL-1,相对标准偏差(RSD)分别为3.9%、4.2%和2.9%(n=11,c=0.5μg·mL-1).所得实验数据显示,该吸附材料的吸附容量比色谱用氧化铝高2～3倍.     

普利沙星与C0(phen)2+3及DNA间结合作用的电化学和光谱

普利沙星与C0(phen)2+3及DNA间结合作用的电化学和光谱;     

不同碳源对Li_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料性能的影响

以甲基纤维素、壳聚糖及葡萄糖分别作为碳源,应用碳热还原法合成正极Li3V2(PO4)3/C复合材料.XRD、SEM等方法分析、表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,碳源的选择对产物的比容量、循环寿命和倍率性能等均有较大的影响.以甲基纤维素为碳源制备的单斜Li3V2(PO4)3正极材料具有较好的电化学性能,在3.0～4.5V,0.2C倍率下,其初始容量为130.6mAh·g-1,30次循环后放电比容量仍可达到108mAh·g-1.     

四核钙配位化合物[{Ca(C15H8O7S)(H2O)(DMSO)}3{Ca(C15H8O7S)(DMSO)2}]·4DMSO的合成和晶体结构及光致发光性能

采用浓硫酸对白杨素进行磺化,磺化产物与Ca(Ⅱ)络合,合成了结构新颖的四核钙配位标题化合物[{Ca(C15H8O7S)(H2O)(DMSO)}3{Ca(C15H8O7S)(DMSO)2}]·4DMSO.采用IR,1HNMR和X射线单晶衍射法对其进行了表征和晶体结构测定.标题化合物属于三斜晶系,空间群P,晶胞参数a=1.4725(6),b=1.6480(7),c=2.1006(8)nm,a=83.928(7)?b=85.938(7)?g=85.212(7)?V=5.041(3)nm3,Dc=1.476g/cm3,Z=2,m=0.568nm-1,F(000)=2324,R=0.0778,wR=0.1821.标题化合物为四核钙配位化合物,4个Ca(Ⅱ)被4个配体5-羟基氧负离子-7-羟基黄酮-6-磺酸根的羰基和羟基氧负离子桥联,形成近似正方形.Ca(Ⅱ)的配位数都是7,配位原子分别来自5-羟基氧负离子-7-羟基黄酮-6-磺酸根的羟基、羰基、磺酸根的氧原子,以及水和DMSO的氧原子.4个配体位于4个配位Ca(Ⅱ)组成的正方形平面两侧,同侧配体两两平行且它们之间存在p-p堆积作用,异侧配体之间近似垂直.同时,发现了标题化合物固体具有光致发光现象,在lex=410nm条件下可发出lem=520nm的绿色荧光,并对其发光机制进行了探讨.