光诱导高铁肌红蛋白还原的光谱法研究

采用紫外-可见吸收、荧光及圆二色(CD)等光谱法为主要分析手段, 对光诱导高铁肌红蛋白(metmyoglobin, metMb)还原及其引起的蛋白结构变化进行了研究. 采用氙灯430 nm的单色光和紫外灯对高铁肌红蛋白溶液进行光照实验, 实验结果显示, 在metMb的Q吸收带545 nm和580 nm附近吸收峰强度显著增强. 通过验证性实验, 证明光照后metMb发生了还原反应. 验证性实验包括: metMb中加入还原剂连二亚硫酸钠实验|光照后样品加入氧化剂铁氰化钾的可逆性实验|光照的同时通入CO实验. 进一步讨论表明, 采用氙灯430 nm的单色光诱导metMb还原的机理为光诱导的分子内电子转移. 此外, 对光还原反应后的样品进行同步荧光和CD光谱分析, 发现蛋白质色氨酸残基微环境极性增加, α-螺旋的含量由 63%下降到57%, 而β-折叠的含量增加了7%.     

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。     

NiSOD天然酶活性中心量子化学研究

通过密度泛函理论计算了天然NiSOD氧化态(ox)/NiSOD还原态(red)的活性中心的电子结构.采用INDO/S方法计算了电子光谱,并与实验值进行了比较.从前线分子轨道及自然键轨道布居等方面揭示了S原子在催化超氧阴离子的活性中的作用,以及NiSOD具有较高结构稳定性的原因.结果表明:NiSODox/NiSODred分别以低自旋态为最稳定状态,计算值与实验结果一致.     

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。     

荧光法对光诱导野生型肌红蛋白和突变体(D44K)去氧的对照研究

用荧光法对光诱导野生型肌红蛋白(Mb)和突变体(D44K)去氧的过程进行对照研究。发现430nm是研究Mb(WT)和Mb(D44K)光照去氧的最佳激发波长。430nm激发时,Mb(D44K)在597.9nm和628.8nm处出现两个荧光发射峰,不同于Mb(WT)仅在597nm处出现一个荧光发射峰。经研究证明,628.8nm处荧光峰是Mb3 -H2O型中的H2O峰。光照也使此峰的荧光强度下降,但比去氧的速率慢。研究发现,597nm处Mb(D44K)的荧光效率比Mb(WT)的荧光效率低。传能实验表明Mb表面44位氨基酸由天冬氨酸突变为赖氨酸后,不影响Mb(D44K)中色氨酸和酪氨酸残基传递给铁卟啉的荧光效率,但使Mb(D44K)中色氨酸和酪氨酸残基的荧光效率变高。     

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.