钼,铁,硫化合物激活曝氧的棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白的研究

曝氧后,棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)固氮酶钼铁蛋白的催化活性和圆二色信号都显著降低,而吸收光谱则显著增加。与钼、铁、硫化合物和二硫苏糖醇组成的重组溶液保温后,曝氢蛋白的圆二色信号和吸收光谱几乎完全恢复至天然状态的同时,乙炔还原活性也得到了显著的恢复,表明重组溶液可使曝氧蛋白中的 P-cluster和其它活性部位都得到了不同程度的修复。     

棕色固氮菌不固氮变种UW45与固氮酶钼铁蛋白铁钼辅因子重组的某些特性

以UW45抽提液的DEAE-纤维素柱层析的0.15M NaCl或0.25M NaCl洗出液与Smith法或Shah法制备的铁铝辅因子重组,则0.25 M NaCl洗出液的重组对乙炔还原的活性远较0.15 M NaGl的为高。0.15 M NaGl的洗出液较0.25 M NaCl洗出液的组分明显不纯。不全钼铁蛋白与铁钼辅因子和铁蛋白重组后能还原基质氰化钾,但对分子氮或迭氮化钠的还原却较微弱甚至不还原。铁钼辅因子按Smith和Shah法制备,其分子量范围分别为低于1000D和接近1500D。由于Smith和Shah法两种铁钼辅因子还原乙炔和氰化钾的比活不同,电泳图谱有差异、分子量又有大小,因此这两种铁钼辅因子的分子结构可能不尽相同。     

棕色固氮菌固氮酶的金属原子簇III.邻菲啰啉处理的铁钼蛋白的催化活性、光谱特性与铁含量的关系

棕色固氮菌固氮酶铁铝蛋白与邻菲啰啉混合后,生成一种红色的亚铁一邻菲哕啉螯合物。处理蛋白的M。含量几乎不变,但Fe／Mo比降低;处理蛋白的乙炔还原活性、克分子消光系数870com。和圆二色性克分子消光系数△S45unm。随着失去的Fe原子数目的增加而几乎成比例降低;失去的活性可为轻度氧钝化的铁钼蛋白恢复。结果表明,邻菲哕啉可能通过专一螯合P—cluster中的Fe原子而使其结构受到破坏,从而使铁钼蛋白失去活性。 由此可推论出,P—clustcr在铁钼蛋白还原底物过程中起着重要的作用。     

锰,铬和钼重组液及其与部分缺金属原子簇钼铁蛋白重组的比较研究

棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒｖｉｎｅｌａｎｄｉ）钼铁蛋白经邻菲口罗啉和Ｏ２处理后,缺失一部分ＦｅＭｏｃｏ和Ｐｃｌｕｓｔｅｒ,并失去大部分活性。高柠檬酸铁、Ｎａ２Ｓ和二硫苏糖醇（ＤＴＴ）分别与Ｋ２ＣｒＯ４、ＫＭｎＯ４和Ｎａ２ＭｏＯ４按一定比例混合的具有不同颜色的重组液,均可显著激活失活的钼铁蛋白;然而,除ＤＴＴ可略提高失活蛋白的活性外,其它化合物或缺一、二种化合物的混合液均无激活能力。含９９Ｍｏ重组液与失活蛋白重组后的微分扰动角关联测定显示,该蛋白中的４１％的９９Ｍｏ的状态与克氏肺炎杆菌９９ＭｏＦｅ蛋白中的９９Ｍｏ相似,表明这种激活主要是以金属原子簇含量恢复为基础的。由此可推论出,含Ｍｎ或Ｃｒ的重组液,通过与失活钼铁蛋白重组得到含Ｍｎ或Ｃｒ的固氮酶是可能的。     

锰对部分缺失金属原子族的固氮酶钼铁蛋白的重组作用

棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白经邻菲罗啉的Ｏ２处理后,变为部分缺失Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ和ＦｅＭｏｃｏ的失活蛋白、经与由ＫＭｎＯ４、高柠檬酸铁、Ｎａ２Ｓ和二硫苏糖醇组成的重组液保温后,重组蛋白的吸收光谱和对Ｃ２Ｈ２、Ｈ＋和Ｎ２的还原活性都恢复至与还原钼铁蛋白相似的状态,而它的α－螺旋度和在３８０－５５０ｎｍ,６２０－６７０ｎｍ的ＣＤ谱虽有明显的恢复,但仍与还原钼铁蛋白有所不同。表明：（１）重组蛋白液既含有在     

高度缺失金属原子簇的钼铁蛋白的制备及其重组

棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白与邻菲罗啉厌氧保温时,尿素可使钼铁蛋白丢失的Ｆｅ原子数目显著增加,在有过量Ｎａ２Ｓ２Ｏ４存在时,每个蛋白分子失去的Ｆｅ原子数猛然增至２６－２８个,经Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｇ－２５柱层析得到的蛋白已失去８５％的乙炔还原活性,而蛋白回收率仍可达６０％。与含Ｍｏ重组液重组后,这种失活蛋白的紫外－可见圆二色谱、凝胶电泳图谱和乙炔还少在性均有所恢复,结果表明,尿素可使厌氧钼铁蛋白的ＦｅＭ     

重组溶液对缺失金属原子簇的钼铁蛋白激活作用机理(简报)

金属原子簇受损伤或缺失的固氮酶钼铁(MoFe)蛋白与由Na_2MoO_4、柠檬酸铁、Na_2S和二硫苏糖醇(DTT)组成的重组溶液保温后,活性和结构都得到显著恢复。现就其重组机理进行研究。     

锰对部分缺失金属原子簇的固氮酶钼铁蛋白的重组作用

棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）固氮酶钼铁蛋白经邻菲口罗啉和Ｏ２ 处理后,变为部分缺失Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ和ＦｅＭｏｃｏ 的失活蛋白,经与由ＫＭｎＯ４、高柠檬酸铁、Ｎａ２Ｓ和二硫苏糖醇组成的重组液保温后,重组蛋白的吸收光谱和对Ｃ２Ｈ２、Ｈ＋ 和Ｎ２ 的还原活性都恢复至与还原钼铁蛋白相似的状态,而它的α－螺旋度和在３８０—５５０ ｎｍ 、６２０—６７０ ｎｍ 的ＣＤ谱虽有明显的恢复,但仍与还原钼铁蛋白有所不同。表明：（１）重组蛋白液既含有在缺失金属原子簇的ＭｏＦｅ蛋白与含Ｍｎ 重组液重组过程中可能组装的ＭｎＦｅ 蛋白,又含有在邻菲口罗啉和Ｏ２ 处理后金属原子簇仍旧完整的ＭｏＦｅ蛋白;（２）ＭｎＦｅ蛋白和ＭｏＦｅ蛋白在固氮能力上可能是相似的,而在结构上却可能略有差异     

钼铁蛋白铁钼辅因子的有机组分对其功能的影响

棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)固氮酶的钼铁蛋白经邻菲啰啉在厌氧或有氧环境中处理后,变为 P-cluster 单一缺失或 P-cluster 和 FeMoco 同时缺失的失活钼铁蛋白。含柠檬酸盐或高柠檬酸盐的重组液都使这两种失活蛋白能恢复固氮酶重组的 H~ 和 C_2H_2还原活性,活性恢复程度随反映钼铁蛋白中金属原子簇含量变化的圆二色和磁圆二色谱及金属含量的恢复程度的提高而提高,但它们固 N_2能力的恢复程度则不相同:P-cluster 单一缺失的蛋白用两种重组液重组后均可恢复其固 N_2能力,而 P-cluster 和 FeMoco 同时缺失的蛋白,只有用含高柠檬酸盐的重组液重组才恢复其固 N_2能力,表明含不同有机组分的重组液所组装的 P-cluster 均与天然状态相同,只有含高柠檬酸盐的重组液所组装的 FeMoco 才与天然状态相同,从而证明高柠檬酸盐是 FeMoco 的必需的有机组分。     

含铬重组液激活部分缺失金属原子簇的钼铁蛋白的研究

棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）固氮酶钼铁蛋白经邻菲口罗啉和Ｏ２ 处理后,变为部分缺失ＦｅＭｏｃｏ 和Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ的失活蛋白。与由Ｋ２ＣｒＯ４、高柠檬酸铁、Ｎａ２Ｓ和二硫苏糖醇组成的重组液保温后,处理蛋白对乙炔和质子还原的活性都得以显著恢复;然而,它的吸收光谱和圆二色谱虽有明显恢复,但仍与还原钼铁蛋白有所不同。这表明,激活蛋白中也许存在功能与钼铁蛋白相似,而结构则有所差异的含铬（ＣｒＦｅ）蛋白     

含铬重组液激活部分缺陷失金属原子族的钼铁蛋白的研究

棕色固氮菌固氮酶相铁蛋白经邻菲罗啉和Ｏ２处理,变为部分缺失ＦｅＭｏｃｏ和Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ的失活蛋白。与由Ｋ２ＣｒＯ４、高柠檬酸铁、Ｎａ２Ｓ和二硫苏糖醇组成的重组液保温后,处理蛋白对乙炔和质子还原的活性都得以显恢复,然而,它的吸收光谱和圆二色谱虽有明显恢复,但仍与还原钼铁蛋白有所不同。这表明,激活蛋白中也话存在功能与钼铁蛋白相似,而结构则有所差异的含铬蛋白。     

固氮酶铁钼辅基理化特性的研究

在紫外可见光谱区内，固氮酶铁钼辅基均无特征吸收峰，不含高柠檬酸盐。含双钼的铁硫簇的电荷数、颜色与该金属簇中的亚铁量成对应关系，并都有较高的生物重组活性。     

植物中钼的吸收转运及钼辅因子与钼酶的研究进展

钼是植物生长发育所必需的微量元素,只有和蛋白质或者蝶呤结合形成钼辅因子才能产生生物活性。自然界存在2种钼辅因子:以铁硫簇为基础的铁钼辅因子(Fe Moco)和以钼蝶呤为基础的钼辅因子(MPT/Moco)。植物对钼的吸收有2种转运蛋白系统,一种是专一性转运蛋白,如MOTl和MOT2;另一种是共转运蛋白,如磷酸盐转运蛋白(PHT)和硫酸盐转运蛋白(SULTR)。最近研究发现一种钼酶——线粒体氨肟还原蛋白(m ARC)。本文综述了近年来植物体内钼的吸收与转运机制、钼辅因子的合成过程以及钼酶的研究进展,并提出了今后的重点研究方向。     

固氮酶钼铁蛋白铁钼辅因子的抽提研究进展

固氮酶由两种铁硫蛋白(钼铁蛋白和铁蛋白)组成。由还原剂提供电子经铁(Fe)蛋白传递给钼铁(MoFe)蛋白,在MoFe蛋白的活性中心部位进行N_2、C_2H_2等多种底物的还原[10,11,20]。MoFe蛋白中的Mo、Fe原子和酸不稳定性硫原子(S~*)组成2个M簇(FeM-oco)、3—4个P簇(P-cluster)及1—2个S(2Fe)簇。在底物还原过程中,这些原子簇都可能参与电子的传递。铁钼辅因子(FeMoco)已被认为是络合和还原底物的重要部位。因此,要阐明MoFe蛋白的作用机理就得研究FeMoco的结构和功     

对与缺失铁钼辅基的固氮酶钼铁蛋白重组的原子簇的结构要求

棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）钼铁蛋白与邻菲口罗啉和Ｏ２ 保温并经凝胶柱层析后,成为部分缺失Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ和ＦｅＭｏｃｏ 的失活蛋白。由３ 个－ ＯＣＨ３－ 连结于Ｍｏ原子间的２ 个１Ｍｏ∶３Ｆｅ∶４Ｓ结构单位组成的原子簇与４Ｆｅ∶４Ｓ原子簇的混合液,以及由ＫＭｎＯ４、高柠檬酸铁、Ｎａ２Ｓ和二硫苏糖醇组成的重组液均可使这种失活蛋白明显恢复Ｃ２Ｈ２ 还原活性,但都不能使可被ＦｅＭｏｃｏ 激活的ｎｉｆＥ和ｎｉｆＨ 基因缺失突变种及ＵＷ ４５的Ａｐｏ－ＭｏＦｅ 蛋白得到激活。表明,不能合成ＦｅＭｏｃｏ 的固氮菌突变种蛋白只能与具有ＦｅＭｏｃｏ相似或基本相似结构的原子簇进行体外重组,而部分缺失金属原子簇的钼铁蛋白能与具有一定结构和组成的原子簇进行体外重组,变为具有催化氮还原能力的各种固氮酶组分蛋白。     

棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白中含钼铁活性小分子组分的解离

棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白结晶,经酒石酸解离后得到一个含钢铁小分子组分,与棕色固氮菌突变株uw_(45)无细胞提取液的重组比活为6.8nM Mo natom~(-1) min~(-1)。它是由二种物质组成的混合物,其分子量分别为2100和1850道尔顿,分子量为2100道尔顿的成分含钼铁。酒石酸处理后的沉淀,再用N—甲基甲酰胺抽提得到的含钼铁组分具有恢复突变株uw_(45)乙炔还原活性的能力。经纸层析鉴定与用Shah法制备的铁钼辅因子相类似。由于Shah和Smith法制备的两种铁钼辅因子还原乙炔和氰化钾的比活不同,而且分子量也有大小,说明这两种铁钼辅因子结构可能不尽相同。     

棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白的几种化学修饰方法

用对氯汞苯甲酸或二巯基双二硝基苯甲酸修饰巯基。用三硝基苯磺酸、重氮四唑和焦碳酸二乙酯分别修饰氨基、酚式羟基和眯唑基。在一定范围内,被修饰钼铁蛋白在特征波长吸收值的上升和重组活性的下降与修饰剂用量的增加和时间的延长相一致,超过该范围后则光吸收和活性都保持不变。由于无氧凝胶过滤去除多余的修饰剂时未加连二亚硫酸钠,甚至正常钼铁蛋白的重组活性下降了24.2％,修饰后的铝铁蛋白活性下降范围为23.4～41.4％不等。     

棕色固氮菌钼铁蛋白的金属原子簇与其构象的关系

棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）固氮酶钼铁蛋白的紫外ＣＤ谱在２０５—２３５ ｎｍ 出现由峰位分别为２０８ 和２２２ ｎｍ 的双负峰组成的负槽;经邻菲口罗啉在厌氧或有氧环境中处理后,在２２２ ｎｍ 的负峰随该蛋白中Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ 和ＦｅＭｏｃｏ 含量的降低而减少。在分别由Ｎａ２ＭｏＯ４、Ｎａ２Ｓ、二硫苏糖醇和高柠檬酸铁或柠檬酸铁组成的重组液重组后,上述两种处理蛋白在２２２ ｎｍ 的负峰又随其Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ和ＦｅＭｏｃｏ含量的恢复而恢复。表明,钼铁蛋白的金属原子簇与蛋白质构象间存在明显的相关性     

用酒石酸解离棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白获得的含钼铁组分

棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白结晶,经处理先后出现一个与福林试剂呈颜色反应的洗脱峰Ⅰ和一个与茚三酮试剂呈颜色反应的洗脱峰Ⅱ。洗脱峰Ⅰ、Ⅱ均含有钼和铁。钼和铁的洗脱峰位基本上与蛋白或肽的洗脱峰位相符合。 两个洗脱峰中的成分都能激活棕色固氮菌突变株UW45无细胞抽出物的非活性组分Ⅰ,比活分别为17.8和6.8毫微克分子乙烯/分/毫微克原子钼,并能在硼氢化钾存在下自身催化还原乙炔,比活分别为16.9和50.9毫微克分子乙烯/分/毫微克原子钼。 峰Ⅰ与峰Ⅱ的组成不同,峰Ⅰ是一种组分,峰Ⅱ是两种组分的混合物。峰Ⅰ组分是不同于固氮酶钼铢蛋白的一种蛋白质。洗脱峰Ⅰ组分的分子量是5000道尔顿,洗脱峰Ⅱ两种组分的分子量分别是2100和1850道尔顿。经测定,峰Ⅰ组分和峰Ⅱ中分子量为2100道尔顿的组分含有钼、铁。因此,通过酒石酸处理可以从上清液中得到两种含钼铁的组分。这两种组分的红外吸收光谱也是明显不同的。 酒石酸处理后的沉淀再用N-甲基甲酰胺抽提获得的组分,具有恢复棕色固氮菌突变株UW45乙炔还原活性的能力。经纸层析鉴定,与Shah法制备的铁钼辅因子相类似。     

固氮酶铁钼辅基理化特性的研究

在紫外可见光谱区内,固氮酶铁钼辅基〔（Ｍｏ_２Ｆｅ_（１２）Ｓ_（１２））４－〕均无特征吸收峰,不含高柠檬酸盐。含双钼的铁硫簇〔（Ｍｏ_２Ｆｅ_（６～１２）Ｓ_（６～１２））~（１～４）－〕的电荷数、颜色与该金属簇中的亚铁量成对应关系,并都有较高的生物重组活性．