生物小分子与铜锌超氧化物歧化酶相互作用的波谱学研究及其应用

本工作以ESR和NMR为主要手段,并结合其它生化方法,考察了氨基酸、核酸碱基、糖等生命基本物质,和抗坏血酸等生命必需物质与钢锌超氧化物歧化酶的相互作用,实验观测到氨基酸、核酸碱基和抗坏血酸在水溶液中可以与酶中的Cu²⁺作用而使其脱离活性部位,以小分子络合物形式游离在溶液中,同时使酶失活,脱离活性部位的Cu²⁺的比例和酶的失活程度取决于小分子配体的加入量及其与Cu²⁺的络合能力。此外,首次尝试使用ESR方法,并借助氨基酸与酶的作用,考察了铜锌超氧化物歧化酶在盐酸胍变性和热变性过程中的构象变化行为,结果表明这一方法是直观而有效的。     

检测痕量Hg~(2+)的DNA电化学生物传感器

通过自组装方法将修饰有二茂铁基团的富T序列DNA分子(DNA-Fc)固定在金电极表面,得到了一种基于DNA修饰电极的电化学汞离子(Hg2+)传感器.当溶液中有Hg2+存在时,Hg2+可与修饰电极上DNA的T碱基发生较强的特异结合,形成T-Hg2+-T发卡结构,使DNA分子构象发生改变,其末端具有电化学活性的二茂铁基团远离电极表面,电化学响应随之发生变化.示差脉冲伏安法(DPV)结果显示:DNA末端二茂铁基团的还原峰在0.26V(vs饱和甘汞电极(SCE))附近,峰电流随溶液中Hg2+浓度的增加而降低;Hg2+浓度范围在0.1nmol·L-1-1μmol·L-1时,电流相对变化率与Hg2+浓度的对数呈现良好的线性关系.该修饰电极对Hg2+的检测限为0.1nmol·L-1,可作为痕量Hg2+检测的电化学生物传感器.干扰实验也表明,该传感器对Hg2+具有良好的特异性与灵敏度.     

铕(III)对伴清蛋白溶液构象的影响

用TNS疏水探针研究了脱铁伴清蛋白(apoOTf)和不同形式的铕伴清蛋白(Eu_N-OTf, Eu₂-OTf)的表面疏水暴露程度, 依次为apoOTf＞Eu_N-OTf＞Eu₂-OTf, 表明Eu^3＋与脱铁伴清蛋白N端结合引起蛋白构象变化大, 与C端结合引起蛋白构象变化小. 此外, 由盐酸胍对3种蛋白变性实验, 发现Eu^3＋与脱铁伴清蛋白的结合稳定了蛋白的结构, 稳定性依次为apoOTf＜Eu_N-OTf＜Eu₂-OTf. 离子强度效应也充分表明3种蛋白内部疏水基团相互作用依apoOTf＜Eu_N-OTf＜Eu₂-OTf顺序增大, 稳定性也依次增大. 本研究对进一步探讨Eu^3＋的生物效应提供理论依据.     

有机双稳态分子的设计

以超大规模集成电路为核心的微电子学已发展得相当成熟,制备10μm大小的集成电路元件已成为常规工艺,提高集成度,缩小元件尺寸的努力仍在向前发展。目前世界上已能生产 1-4 兆集成度的半导体存贮器,加工线宽可达0.8μm,接近亚微米级,不久集成度可达64兆位,加工线宽将达0.1-0.2μm,即达到亚微米级的极限,根据这种发展趋势,有人作出预测,到 2020 年时,集成电路中单个元件的尺寸将小至钠米级(~10^1-米),即进人分子水平。     

氧钒离子作用下人血红蛋白构象变化的动态过程及2,3-二磷酸甘油酸的影响

用停流分光光度计检测在有或无DPG结合时Hb与氧钒离子作用过程中自身荧光的变化,发现无DPG的Hb自身荧光只是一个单调的荧光猝灭过程.DPG结合于Hb后的荧光变化则先为荧光猝灭,转而缓慢增加.用氧钒离子结合引起的构象变化及DPG和DPG的水解产物3PGA所起的稳定Hb四级结构作用解释了上述过程.     

天然同位素丰度野生型酵母细胞色素c构象变化的核磁共振检测

细胞色素c是一个重要的多功能蛋白,它在呼吸链及细胞凋亡中均发挥着重要作用.细胞色素c的构象变化与其功能密切相关,表征细胞色素c的构象变化对于明确其相关功能的分子机制至关重要.核磁共振（NMR）是近原位环境下表征蛋白构象的重要工具,但通常需要使用¹³C、¹⁵N等同位素.由于野生型细胞色素c存在翻译后修饰,故其同位素标记十分困难.本文尝试使用¹H-¹³C HSQC技术来表征提纯后的天然同位素丰度的野生型细胞色素c的构象变化.结果显示该方法能在2 h内检测到大多数甲基的信号,且化学位移变化明显的甲基与其构象变化一致.这表明该方法有助于研究天然丰度或翻译后修饰蛋白的构象变化.     

利用精氨酸特异性的极性敏感荧光探针分析apoα-乳白蛋白中Arg10的区域结构

利用极性敏感的荧光探针3-（4-氯-6-p-甲酰甲醛基苯氧基-1,3,5-三嗪氨基）-7-二甲胺基-2-甲基吩嗪,开展了apo-α-乳白蛋白的区域结构研究,分析了该蛋白中Arg10区域的局部极性和构象变化;定量测定了天然的、热变性的apo-α-乳白蛋白的Arg10区域的介电常数,均为16．由此揭示出Arg10附近的疏水核对热变性是相对保守的．此外,还研究了Ca^2＋结合对Arg10的局部构象影响,结果表明,Ca^2＋的结合几乎不改变该区域的构象,提示Arg10附近的疏水核对Ca^2＋的结合也不敏感．     

二维红外相关光谱法研究温度对交联胶原结构的影响

采用傅里叶红外光谱和二维相关分析研究了改性前后胶原在升温(25～115℃)过程中结构的变化。结果显示,改性前后胶原的特征吸收峰强度降低,峰值向低波数移动,其中酰胺II带的变化最明显,降低了～10cm-1,表明维系胶原三股螺旋结构稳定的氢键被破坏,结构发生改变。在1 515cm-1处自相关峰强度最强,说明温度对酰胺II带的影响最大。与未改性胶原相比,改性胶原的相关程度更弱,表明改性胶原结构受温度影响要小,交联提高了胶原的热稳定性;改性后胶原结构变化的顺序也不一样。由此可见,二维红外相关分析法能提供由温度引起的胶原结构动态变化的微观信息,对进一步研究改性胶原结构和功能之间的关系有一定的意义。     

现场紫外光谱及圆二色谱研究电化学还原反应诱导微过氧化物酶-11构象的转变

采用现场紫外光谱及圆二色谱电化学方法研究了微过氧化物酶-11的电化学还原过程.同时应用奇异值分解最小二乘法和双对数法对所得光谱数据进行处理.研究发现,电化学还原过程诱导微过氧化物酶-11的构象由无规卷曲向α螺旋转变,这为进一步理解生物电子传递过程与生物分子构象转变机理提供了基础信息.