含铬固氮酶组分Ⅰ蛋白的纯化和特性

在含Mo固氮培养基中不能生长而在无Mo条件下可固氮生长的固氮菌(Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种UW3, 能在无Mo而含Cr的无氮培养基中生长.从菌体中分离得到的部分纯固氮酶组分Ⅰ蛋白含有Cr和Fe 原子(Fe/Mo/Cr为11.60∶0.41∶1.00),并能表达相当于棕色固氮菌野生型固氮菌MoFe蛋白对乙炔和质子还原的70%的活性.与从Mn中生长的UW3菌体中所提取纯化的MnFe蛋白不同,这种含铬蛋白与MoFe蛋白(α2β2)一样,是由两种亚基组成的四聚体.初步结果表明,这种含Cr蛋白可能是一种固氮酶组分Ⅰ蛋白.     

含铬固氮酶组分Ⅰ蛋白的纯化和特性(英文)

在含Mo固氮培养基中不能生长而在无Mo条件下可固氮生长的固氮菌 (AzotobactervinelandiiLipmann)突变种UW3 ,能在无Mo而含Cr的无氮培养基中生长。从菌体中分离得到的部分纯固氮酶组分Ⅰ蛋白含有Cr和Fe原子 (Fe/Mo/Cr为 11.6 0∶0 .41∶1.0 0 ) ,并能表达相当于棕色固氮菌野生型固氮菌MoFe蛋白对乙炔和质子还原的 70 %的活性。与从Mn中生长的UW3 菌体中所提取纯化的MnFe蛋白不同 ,这种含铬蛋白与MoFe蛋白 (α2 β2 )一样 ,是由两种亚基组成的四聚体。初步结果表明 ,这种含Cr蛋白可能是一种固氮酶组分Ⅰ蛋白。     

含铬固氮酶组分I蛋白的纯化和特性

在含Mo固氮培养基中不能生长而在无Mo条件下可固氮生长的固氮菌（Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种UW3,能在无Mo而含Cr的无氮培养基中生长。从菌体中分离得到的部分纯固氮酶组分I蛋白含有Cr和Fe原子（Fe/Mo/Cr为11.60:0.41:1.00),并能表达相当于棕色固氮菌野生型固氮菌MoFe蛋白对乙炔和质子还原的70％的活性。与从Mn中生长的UW3菌体中所提取纯化的MnFe蛋白不同,这种含铬蛋白与MoFe蛋白（α2β2)一样,是由两种亚基组成的四聚体。初步结果表明,这种含Cr蛋白可能是一种固氮酶组分I蛋白。     

含锰固氮酶组分Ⅰ蛋白的纯化和特性

棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种UW3能在无Mo的无氨培养基中固氮生长,低浓度的Mn对UW3突变种生长有促进作用,从在Mn中生长的UW3菌体中分离得到的部分纯固氮酶组分Ⅰ蛋白含量有Mn和Fe原子（Fe/Mo/Mn为10．41：0．19：1．00）并有OP MoFe蛋白一半的还原乙炔和质子的活性。这种蛋白的吸收光谱和圆二色谱与MoFe蛋白存在明显的差异,含Mn蛋白的亚基分子量都与MoFe蛋白的α亚基相近。初步结果表明,这种含Mn蛋白可胡是一种固氮酶组分Ⅰ蛋白。     

铁钼辅因子

某些固氮生物(如棕色固氮菌)的变种,它们的固氮酶中铁蛋白有催化活性,但由于钼铁蛋白处于不活化状态,所以整个固氮酶不能显示出固氮活性,这种不能固氮的固氮酶可为从野生型固氮菌固氮酶钼铁蛋白中分离得到的物质(或因子)所活化或恢复固氮活性,此种活化因子叫钼铁辅因子。这种钼铁辅因子已从多种固氮生物中分离到,其分子量为1000～3000左右。按钼铁蛋白分子量为270,000计算,其中铝、铁、硫三种原     

固氮酶钼铁蛋白的拆卸与组装研究的进展

由钼铁(MoFe)蛋白和铁(Fe)蛋白组成的固氮酶可还原N_2、C_2H_2等不饱和的小分子。由还原剂提供的电子经Fe蛋白传递给MoFe蛋白,在MoFe蛋白的活性中心进行多种底物还原。由两种不同亚基组成四聚体(α_2β_2)的MoFe蛋白,每分子含有2个Mo原子、30个左右的Fe原子及数目与Fe原子大致相同的酸不稳定性硫(S~*)原子,由它们组成2个M簇(FeMoco)、3—4个P簇(P-cluster)及1—2个S(2Fe)簇。FeMoco     

保护固氮酶免受氧破坏的蛋白——Fe-S蛋白Ⅱ

固氧酶对氧极其敏感。特别是分离纯化后的固氮酶两组分——MoFe蛋白和Fe蛋白对氧的敏感性更加明显。被氧钝化后的固氮酶部分地或全部地失去固氮活性。但是,在自然界里存在于好气性自生固氮菌、光合固氮的藻类及豆科植物根瘤中的固氮酶却能在有氧的环境下     

Mo-Fe-S模型化合物模拟甲基紫精-硝酸还原酶促反应的研究

对黄嘌呤氧化酶中甲基紫精-硝酸(MVH-NO_3~-)还原酶促反应所必须的活性组分研究表明:具有 MVH-NO_3~-还原活性的含钼因子与固氮酶铁铝辅因子(FeMo-Co)相类似,除 Mo 外还有 Fe 和 S 的参加。卢嘉锡蔡启瑞根据固氮酶钼活性位置的结构和功能,分别提出了具有独特见解的“福州模型”和“厦门模型”。它们都是含有 Mo、Fe、S 的原子簇化合物。根据该模型合成出的模型化合物与棕色固氮菌缺钼铁辅基的突变种 UW45的粗提物互补,显示了它们的乙炔还原乙烯和固氮的活性。本文报道用这些模型化合     

固氮酶

指固氮生物中对固定空气中分子氮并将其转变成氨起特殊催化功能的酶蛋白质。已从16种不同类型固氮生物中分离到固氮酶,它可分为两种独立的酶蛋白:(1)含钼和铁,称钼铁蛋白;(2)含铁,称铁蛋白。一般认为前者是络合和还原氮的中心,后者是电子活化中心。两者单独存在时不能固氮,只有合起来才能重组固氮活性。固氮酶(尤其是铁蛋白)对氧和摄氏零度左右的低温很敏感,易于失活。由于两种蛋白重组固氮活性时的确切比例尚不清楚,加上它们的均一制剂又未得到,所以对整个固氮酶的分子量还无法判断。目     

有催化活性的固氮酶二聚态钼铁蛋白

利用离子交换层析和凝胶过滤,第一次成功地从棕色固氮菌提取液中分离出接近电泳纯的能重组固氮酶活性的二聚态钼铁蛋白。它的分子量约为150,000,每分子含钼约0.5原子。当与铁蛋白重组固氮酶时,表现出相当高的活性。这个结果对固氮酶底物络合中心的结构提供了重要的启示,指出与目前较为流行的双钼多核中心相比,含单钼的多核中心至少同样是不可忽视的可能结构。     

在棕色固氮菌中诱导的硝酸还原酶和固氮酶相互关系的初步研究

0.1MNaNO₃ 可使棕色固氮菌诱导出硝酸还原酶,其粗提物的比活性为21．9 NO₂ 毫微克分子／分钟·毫克蛋白。在诱导硝酸还原酶过程中,诱导的粗提物中固氮酶活性比未诱导的下降更迅速。实验结果表明这是由于在诱导过程中固氮酶铁蛋白失活,而与钼铁蛋白无关。应用相同的方法对缺乏Fe.Mo辅因子的棕色固氮菌突变种Uw₄₅进行诱导,结果出现硝酸还原酶活性,证明硝酸还原酶和固氮酶钼铁蛋白不共享相同的含钼亚基。     

棕色固氮菌突变种UW3部分提纯的固氮酶CrFe蛋白溶液中残存细菌铁蛋白的晶体生长及鉴定

从无钼、无氨而含铬的固氮培养基中生长的棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种UW3中纯化得到了部分纯的CrFe蛋白.在试图培养CrFe蛋白大晶体时发现,棕色晶体和砖红色晶体可同时或单独出现.SDS-PAGE和厌氧天然PAGE皆表明,棕色晶体主要由与固氮酶钼铁蛋白(Av1)类似大小的亚基(～60 kD)组成,而砖红色晶体则由～20kD亚基组成.免疫分析表明只有～60kD的亚基可与固氮酶钼铁蛋白的抗体反应,而～20kD亚基则无这种反应.在部分纯的CrFe蛋白溶液中,～20 kD的总蛋白含量远低于～60 kD蛋白的含量,表明由这种小亚基组成的蛋白只是CrFe蛋白溶液中的一种污染蛋白.用3,5-二氨基苯甲酸染色的天然电泳表明,形成砖红色和棕色晶体的蛋白是迁移率不同的两种含铁蛋白.质谱分析表明砖红色晶体蛋白为棕色固氮菌的细菌铁蛋白.分辨率为2.34 A的X射线衍射结果也表明,砖红色晶体属于H3空间群,晶胞参数为a=124.965A,b=124.965A和c=287.406 A.即将发表的三维结构解析表明,此砖红色晶体确为24聚体的细菌铁蛋白.     

固氮作用

<正>棕色固氮菌(Azorobacter。 vinelan dii)的固氮酶含有钼,它在N_2培养下需要钼,但在NH_3培养下不需要钼。本综述中讨论了有关固氮酶中钼的重要性质,特别是Fe一Mo辅因子和Mo辅因子的关系。用突变种和钼对固氮酶的调节研究了     

棕色固氮菌突变种UW3部分提纯的固氮酶CrFe蛋白溶液中残存细菌铁蛋白的晶体生长及鉴定

从无钼、无氨而含铬的固氮培养基中生长的棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种UW3中纯化得到了部分纯的CrFe蛋白。在试图培养CrFe蛋白大晶体时发现,棕色晶体和砖红色晶体可同时或单独出现。SDS-PAGE和厌氧天然PAGE皆表明,棕色晶体主要由与固氮酶钼铁蛋白(Av1)类似大小的亚基(～60kD)组成,而砖红色晶体则由～20kD亚基组成。免疫分析表明只有～60kD的亚基可与固氮酶钼铁蛋白的抗体反应,而～20kD亚基则无这种反应。在部分纯的CrFe蛋白溶液中,～20 kD的总蛋白含量远低于～60 kD蛋白的含量,表明由这种小亚基组成的蛋白只是CrFe蛋白溶液中的一种污染蛋白。用3,5-二氨基苯甲酸染色的天然电泳表明,形成砖红色和棕色晶体的蛋白是迁移率不同的两种含铁蛋白。质谱分析表明砖红色晶体蛋白为棕色固氮菌的细菌铁蛋白。分辨率为2.34的X射线衍射结果也表明,砖红色晶体属于H3空间群,晶胞参数为a=124.965,b=124.965和c=287.406。即将发表的三维结构解析表明,此砖红色晶体确为24聚体的细菌铁蛋白。     

Mo-s结构在含钼酶中的作用——含钼酶模型研究

微量元素钼,在许多氧化还原酶的活性中,起很重要的作用。目前已知有固氮酶、NADH脱氢酶、硝酸还原酶、亚硫酸氧化酶、醛氧化酶、黄嘌呤脱氢酶、黄嘌呤氧化酶等七种含钼酶,它们的共同特点是分子量大,底物专一性差,转换率低。除了酶蛋白以外,还含有其它辅基成分,每分子含1—2个钼原子,金属铁或细胞色素b和黄素。 Schrauzer的钼一半胱氨酸络合物(图1),能够模拟固氮酶的许多功能,我们曾利用它作为固氮酶模型,探讨固氮酶反应中ATP和Fe-S原子簇的作用,初步认为Mo-SH结构参与固氮酶的活性中心,Fe-S原子簇与电子     

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。     

棕色固氮菌缺失nifZ基因的突变种固氮酶MoFe蛋白的纯化和性质

采用 52℃下加热 6 min,后经 DEAE- 52、Sephacryls S- 2 0 0和 Q- Sepharose等柱层析方法 ,分离纯化了棕色固氮菌 (Azotobacter vinelandii)缺失 nif Z基因突变种固氮酶 Mo Fe(Δnif Z Mo Fe)蛋白 ,其纯度达到电泳纯。Δnif Z Mo Fe蛋白的固氮活性为 2 83nmol C2 H2 还原 / (min·mg蛋白 ) ,远低于野生种 Mo Fe蛋白。Δnif Z Mo Fe蛋白对氧更敏感 ;热稳定性略低于野生种。Δnif Z Mo Fe蛋白的可见光吸收光谱与野生种 Mo Fe蛋白极为相似。其圆二色谱和磁圆二色谱在 450～ 550 nm与野生种 Mo Fe蛋白显著不同 ,表明其 P- cluster及其周围环境与野生种 Mo Fe蛋白有所差异。这亦可能是造成缺失 nif Z突变种 Mo Fe蛋白固氮活性低的原因。     

固氮酶铁钼蛋白的氧敏感性

自然界中含有固氮酶的微生物和蓝绿藻,能够把大气中的N_2转变为可被植物利用的氮。这些固氮生物中,好气性自生固氮菌、豆科植物根瘤菌及某些藻类在有氧环境中能高效率固定N_2。而所有固氮生物体内的固氮酶对O_2都非常敏感,其敏感程度随分离、纯化程度的提高而提高。一些生物能在好气环境中固氮是因在他们的体内存在结构(膜、构象)保护、呼吸保护和保护蛋白、豆血红朊等的作用,所以,固氮酶可避免氧的损伤而完成固氮功能。     

含铼重组液对部分缺失金属原子簇的钼铁蛋白的激活作用

棕色固氮菌(AzotobactervinelandiiLipmann)固氮酶MoFe蛋白经邻菲啉和空气处理后,成为部分缺失P_cluster和FeMoco的失活蛋白。与由Re2O7、高柠檬酸铁、Na2S和二硫苏糖醇(DTT)组成的无圆二色(CD)谱信号的重组液保温后,保温蛋白对乙炔和质子还原的活性都得以显著恢复;紫外和可见光CD谱虽有明显恢复,但仍与还原MoFe蛋白有所差异。这表明:1)保温的蛋白液中除含有未被邻菲啉等处理而破坏的完整MoFe蛋白外,还可能存在新组装的含Re的固氮酶;2)新组装的ReFe蛋白和MoFe蛋白可能在固氮能力上相似,而在结构上有所差别     

蓝藻固氮酶钼铁蛋白的研究

改进了蓝藻固氮酶的分离、提纯方法。首次用小型厌氧聚丙烯酰胺凝胶制备电泳法,代替常用的层析法,获取了电泳纯的蓝藻固氮酶钼铁蛋白,简化了程序,缩短了实验周期。SDS凝胶电泳和分子筛凝胶过滤测定分子量结果表明,钼铁蛋白分子量为360,000,由4个分子量为90,000的同一类型亚单位构成。每个钼铁蛋白分子含1个钼,18个铁和3290个氨基酸残基。其中酸性氨基酸占优势。研究了柱孢鱼腥藻(Anabaena cylindrica)固氮酶粗提物和钼铁蛋白的某些特性,其结果是:米氏常数为3.33×10~(-3)大气压乙炔,等电点为5—5.5。紫外、可见光谱与其它固氮生物的类似。盐对蓝藻固氮酶较之对其它固氮生物的固氮酶有更大的抑制作用。