PSⅡ系统放氧复合物中的锰簇模型物

合成了6个模型化合物并用以探讨PSⅡ的放氧复合物(OEC)中Mn簇的结构特征.模型物包含Mn2(μ-O)2和μ-O-μ-羧桥联的二锰结构单元,这些单元中的Mn-Mn、Mn……Mn和Mn-O(N)结构参数与PSⅡ系统OEC的相应数据一致,暗示OEC中Mn簇可能具有类似的结构特点.还有两个模型物包含了卤素阴离子,它们被用于讨论PSⅡ中Cl-与Mn的联系.讨论认为,在5个PSⅡ的S态中,具有高价锰中心的S态较之其他S态更有可能因为配体交换而导致Cl-与Mn的配位.     

Theoretical investigation on peripheral ligands of oxygen-evolving center in photosystem II

The interaction between the Mn-cluster and its peripheral ligands in oxygen-evolving center is still unclear. Theoretical investigation on the coordination of histidine, H2O, and Cl to Mn2O2 units in OEC is conducted. The following conclusions are obtained: (i) both histidine and H2O molecule, bound to the two Mn ions, respectively, are vertical to the Mn2O2 plane, and maintain a large distance; (ii) the two H2O molecules cannot bind to the same Mn2O2 unit. Based on Mn-cluster structure in OEC, we theoretically predict that two H2O molecules bind to the two Mn ions at the "C"-shaped open end in S0 state, while two His residues at the closed end. Cl ion can only terminally ligate at the open end. Individual valence for the four Mn ions in S0 state is assigned.     

血红素氧合酶HugZ组氨酸-249对组氨酸-245侧链缺失补偿的结构基础

血红素氧合酶HugZ是幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)利用宿主血红素作为铁源的关键蛋白．HugZ的His245残基侧链咪唑基与血红素中心铁配位结合,是酶活中心的重要组成部分．用定点突变的方法构建HugZ突变体H245A、H249A和H245A/H249A基因,并将突变体蛋白表达纯化．通过X射线晶体学途径解析了突变体H245A与血红素复合物的2.55Å分辨率晶体结构．结构解析表明,HugZ的His249残基侧链咪唑基团与血红素的铁原子结合,从而补偿了His245侧链缺失．这种结构特征在已知血红素氧合酶中未曾发现．Val238 ψ平面的可翻转和Gly239的柔性是His249能与血红素配位结合的关键原因,二者的共同作用改变了C端肽链的走向,使Val238与His249之间的柔性回折与α1螺旋的相互作用发生解离,并向远离血红素的方向伸展．HugZ蛋白与血红素结合的光谱实验证明HugZ柔性C端上的组氨酸残基有利于HugZ与血红素的结合．研究结果表明,含多个组氨酸残基柔性C端的存在有利于血红素氧合酶HugZ结合和分解血红素．     

假单胞菌YZ-26来源环酰亚胺水解酶中半胱氨酸残基的反应性能

【目的】研究环酰亚胺水解酶(Imidase,CIH)中的两个半胱氨酸残基的反应性及功能。【方法】设计了3个半胱氨酸突变酶:CIH7,108、CIH7、CIH108。将天然酶以及突变酶基因分别与麦芽糖结合蛋白(MBP)基因在大肠杆菌(Escherichia coli)中进行融合表达,融合蛋白经纯化后得到了电泳纯的样品。使用5,5’-二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)对天然酶CIH的巯基基团进行修饰,并分析了DTT对分子状态的影响。进一步研究了经H2O2处理后CIH及其突变酶的锌离子结合能力及分子状态。【结果】酶活测定表明CIH7,108和CIH7的活力基本丧失,而CIH108仍保持了72%的酶活性。CIH中的两个半胱氨酸残基以游离形式存在,不形成链内或链间二硫键。CIH与CIH108为四聚体结构且具有一定的锌离子结合能力,CIH7,108为多聚体,CIH7为单体及多体的混合物且都不具备锌离子结合能力,随着H2O2浓度的增加,CIH中的链内二硫键及CIH108中的链间二硫键逐渐增加。【结论】说明Cys7是结合锌离子和稳定CIH分子结构的必要残基。     

多变鱼腥藻Mn^2＋,Ca^2＋和Mg^2＋之间取代作用和放氧的研究

借助于电子顺磁共振波谱仪(EPR)探测了多变鱼腥藻中 Mn~(2 )含量的变化。较高浓度的 CaCl_2和 Ca(NO_3),处理引起藻体中结合态 Mn 的游离和藻的放氧活性的下降。当结合Mn 游离量达57％时,放氧活性降为零。MgCl_2处理的效果小于 CaCl_2。较高浓度的 MnCl_2像 EGTA 一样抑制藻的放氧。与对照比较,在 CaCl_2、MgCl_2和 MnCl_2处理下藻体的低温荧光发射光谱发生变化,波长686nm处的肩消失,F_(130)/F_(695)比值下降。本文对光合放氧复合物中离子间可能在其结合位点上发生竞争性取代作用进行了讨论。     

芹菜素-钐配合物的合成及其抗小鼠高尿酸血症研究北大核心CSCD

秉承中药配位化学理论,以具有一定抗炎、抗痛风活性的芹菜素(AP)为配体,以稀土金属钐(Ⅲ)离子为配位中心,设计合成芹菜素-钐配合物(AP-Sm),以期提高抗高尿酸血症活性。采用紫外(UV)、红外(IR)、氢核磁共振(1H NMR)、电导法、差热-热重分析(TG-DTA)等技术对配合物的化学结构进行表征。考察配合物对酵母浸粉联合氧嗪酸钾诱导的高尿酸血症小鼠模型中尿酸、黄嘌呤氧化酶及超氧阴离子水平的影响。结果表明,芹菜素与钐(Ⅲ)离子配位生成了配合物,配合物组成式为:Sm(C_(15)H_9O_5)_3. 2H_2O。芹菜素A环的5-OH和C环的4位C=O与钐(Ⅲ)离子形成了配合物,且芹菜素与钐(Ⅲ)离子的配位比为3。抗高尿酸血症活性研究发现,芹菜素-钐配合物对高尿酸血症小鼠黄嘌呤氧化酶的抑制作用、清除超氧阴离子能力、降低血清尿酸水平及促进尿酸排泄能力均优于芹菜素。综上说明芹菜素与钐(Ⅲ)离子配位后,所得配合物抗高尿酸血症活性增强。     

芹菜素-钐配合物的合成及其抗小鼠高尿酸血症研究

秉承中药配位化学理论,以具有一定抗炎、抗痛风活性的芹菜素(AP)为配体,以稀土金属钐(Ⅲ)离子为配位中心,设计合成芹菜素-钐配合物(AP-Sm),以期提高抗高尿酸血症活性。采用紫外(UV)、红外(IR)、氢核磁共振(1H NMR)、电导法、差热-热重分析(TG-DTA)等技术对配合物的化学结构进行表征。考察配合物对酵母浸粉联合氧嗪酸钾诱导的高尿酸血症小鼠模型中尿酸、黄嘌呤氧化酶及超氧阴离子水平的影响。结果表明,芹菜素与钐(Ⅲ)离子配位生成了配合物,配合物组成式为:Sm(C_(15)H_9O_5)_3. 2H_2O。芹菜素A环的5-OH和C环的4位C=O与钐(Ⅲ)离子形成了配合物,且芹菜素与钐(Ⅲ)离子的配位比为3。抗高尿酸血症活性研究发现,芹菜素-钐配合物对高尿酸血症小鼠黄嘌呤氧化酶的抑制作用、清除超氧阴离子能力、降低血清尿酸水平及促进尿酸排泄能力均优于芹菜素。综上说明芹菜素与钐(Ⅲ)离子配位后,所得配合物抗高尿酸血症活性增强。     

真菌中锌簇蛋白的结构和功能

锌簇家族蛋白即Zn₂Cys₆类锌指蛋白,是真菌中特有的一类蛋白,它们属于转录因子类,广泛参与真菌中初级和次级代谢、胁迫应答和细胞分裂等生命活动的调控。锌簇蛋白主要包括N端的DNA结合结构域、中间的调节结构域和C端的酸性区域,其中DNA结合结构域包含锌指基序并负责结合靶基因的启动子。目前已经解析了多个锌簇家族转录因子DNA结合结构域的三维结构,并发现该家族中一些蛋白能够参与调控多个基因的表达,但缺乏对其结构、动力学和功能关系的全面分析。本文综合分析了不同锌簇蛋白与DNA结合的结构特征,总结其结构域与功能的关系,指出锌簇蛋白研究的重要方向,旨在为锌簇家族蛋白的深入研究提供思路。     

富组氨酸糖蛋白(HRG)的结构与功能

富组氨酸糖蛋白(HRG)为一种多结构域血浆糖蛋白,可与多种配体结合而行使多种功能.HRG配体包括锌离子、肝素和硫酸肝素、纤溶酶原、纤溶酶、纤维蛋白原、凝血酶敏感素、原肌球蛋白、IgG、FcγR及补体.在锌离子存在或在低pH的环境中(如组织损伤或肿瘤生长),HRG的富含组氨酸结构域与配体的结合能力加强.HRG的多结构域特点及其与多种配体结合的性质表明,其可以作为细胞外衔接蛋白衔接细胞表面的不同配体.除了细胞表面分子,HRG还可以结合IgG,从而阻止可溶性免疫复合物的产生.HRG与大多数细胞发生结合的功能是在锌离子存在或低pH环境下,通过与细胞表面硫酸肝素蛋白聚糖相互作用实现的.HRG还具有加强凋亡细胞、坏死的吞噬细胞和免疫复合物的清除、抗血管新生、细胞的粘附和迁移、纤维蛋白溶解作用、血凝固、补体激活等生理活动调节等功能.本文针对HRG的分子结构与功能及其在临床上的研究进展进行概述.     

植物体内重要的信号分子--H2O2

越来越多的证据表明,植物体内的H2O2作为信号分子发挥作用.在病原、诱发因子和激素应答中是调节细胞程序性死亡的关键因子.H2O2在环境胁迫防御反应中的信号作用也得到证实.已知H2O2直接调节无数基因的表达,其中有些基因与植物防御和超敏反应有关.H2O2还与其它信号系统特别是激素信号相互作用,是激素介导的信号传导通路上的上游或下游组分;更重要的是H2O2还影响和修饰其它第二信使如钙信号的作用,在H2O2信号和钙信号之间发生众多的交互作用且这两种信号分子都调节植物对多种胁迫的交互耐性.此外,现已广泛地认识到与H2O2相关的氧还状态调节是调整细胞活动的关键因子.本文主要概括和讨论了H2O2在不同生物过程中的信号作用.     

甘薯肉桂酸-4-羟化酶基因克隆及序列分析

肉桂酸-4-羟化酶(Cinnamic acid-4-hydroxylase,C4H,EC 1.14.13.11)是苯丙烷途径中第二步反应酶,同时也是花色素苷前体生物合成途径中关键酶。该研究根据植物C4H的同源序列设计引物,通过RTPCR结合RACE的方法,在紫色甘薯中获得了与其相应的C4H基因,命名为Ib C4H(Gen Bank登录号GQ373157)。结果表明:(1)序列分析表明Ib C4H长1 668 bp,编码505个氨基酸,该氨基酸序列与其c DNA序列与Ib C4H蛋白与马铃薯C4H蛋白序列最为接近,与苹果、黑莓、大阿米芹、油菜一致性很高,均在70%以上。(2)二级结构预测表明α-螺旋和无规则卷曲是Ib C4H蛋白最大量的结构元件,而延伸链则散布于整个蛋白中。(3)三维结构建模预测,Ib C4H蛋白具备细胞色素P450氧和铁离子结合位点等典型的C4H结构。该研究结果为进一步了解花色素苷生物合成途径中的作用奠定了基础,也为花青素生物合成分子机理和代谢调控提供了靶位点和理论参考。     

Cu(C6H9N3O2)2Cl2对小麦的生态毒理效应

以冬小麦为实验材料,比较研究了(1)不同浓度配合物对小麦生长的影响;(2)相同浓度的CuC l2、配体C6H9N3O2和配合物Cu(C6H9N3O2)2C l2对冬小麦种子萌发、苗期生长及其保护酶活性的影响。结果表明:与对照相比,(1)不同浓度新配合物对小麦生长具有不同程度的抑制作用,随着浓度的增高抑制作用逐渐增大;(2)CuC l2、配合物Cu(C6H9N3O2)2C l2对小麦种子总淀粉酶活性、蛋白酶活性、萌发率、生长势、根长、株高、总生物量均具有显著的抑制作用,配合物Cu(C6H9N3O2)2C l2的抑制作用小于CuC l2,而配体C6H9N3O2对上述生物学参数具有促进作用;(3)CuC l2、配合物Cu(C6H9N3O2)2C l2处理引起膜脂过氧化,显著的提高了幼苗的M DA浓度,导致SOD、POD、CAT活性降低,CuC l2的抑制作用大于配合物Cu(C6H9N3O2)2C l2,而配体C6H9N3O2处理对SOD、POD、CAT活性的提高有促进作用。上述结果说明C6H9N3O2对CuC l2生理胁迫具有保护作用,结合态的Cu2 (配合物Cu(C6H9N3O2)2C l2)的毒性显著的降低。在此基础上探讨了配合物抑制小麦生长发育的生物学机制。     

翅果油树不同部位多糖含量及抗氧化活性比较研究

采用苯酚—硫酸法,测定比较了翅果油树叶片、枝条和种子3个部位的多糖含量;并分别采用邻苯三酚自氧化法和番红花红O—Mn2+—H2O2光度法测定比较了3个部位多糖对超氧离子、羟基自由基的清除活性。结果表明:翅果油树叶片、枝条和种子多糖平均含量依次为69.42,23.15,56.47 mg.g-1;3个部位多糖对羟基自由基、超氧阴离子自由基均有清除作用,其清除超氧离子自由基的活性依次为:Vc>种子>枝条>叶片,清除羟基自由基的活性依次为:叶片>种子>Vc>枝条。该研究结果表明,翅果油树叶片和种子均可作为利用该植物开发天然抗氧化剂的优选部位。     

对氢键网络的干扰降低细胞色素b_6f复合体中Chla的光稳定性

细胞色素b6f蛋白复合体(Cyt b6f)参与光合膜上电子传递和跨膜质子转移,在体内以二体形式存在,每个单体只结合1分子叶绿素a(Chla).该Chla性质独特,光照条件下十分稳定,是甲醇中游离Chla的120~130倍,然而其光稳定性的机制仍未彻底阐明.Cyt b6f 2.7的晶体结构显示,Chla中心的Mg离子和H2O分子配位,并且该H2O分子通过氢键与复合体亚基Ⅳ的氨基酸G136和T137相互作用.本研究基于这一结构特点,对上述2个氨基酸进行了定点突变,以干扰、破坏氢键网络.结果发现,突变不仅导致蛋白与Chla结合能力下降,而且显著降低了Chla的光稳定性,这一结果表明,Cyt b6f中Chla相关的氢键网络对其稳定性具有重要的作用.     

植物光系统II放氧复合体外周蛋白结构和功能的研究进展

光合放氧是植物光系统II(PSII)的重要功能之一。PSII的放氧反应主要是由PSII氧化侧的 4个锰原子组成的锰簇催化的。在类囊体膜的囊腔侧还结合有若干个外周蛋白 ,对放氧反应起着重要作用。文章总结了植物光系统II外周蛋白的结构和功能研究方面的最新进展     

锌指蛋白基因ZNF191

锌指是Ｍｉｌｌｅｒ等人 (1 985年 )最初在爪蟾转录因子ＴＦ ＩＩＩＡ中发现的一种特殊结构 ,即在蛋白质一级结构上 ,存在着Ｃ Ｘ2 4 Ｃ Ｘ12 Ｈ Ｘ3 Ｈ的序列单元 (Ｃ :半胱氨酸 ;Ｈ :组氨酸 ;Ｘ :任意氨基酸 ) ,其中的 2个半胱氨酸和 2个组氨酸通过配位键与一个锌离子结合 ,成手指状结构 ,这类序列单元被称为锌指模体 ,含有锌指模体的蛋白质称为锌指蛋白。研究表明 ,锌指蛋白作为一类转录因子而广泛地参与基因表达的调控。这种调控作用主要是通过它与特定的ＤＮＡ序列 (如启动子 )和蛋白质的结合而实现的。锌指蛋白与胚胎发育和细胞分化…     

重金属Hg2+离子作用于PSII 23 kD外周蛋白的光谱学研究

23 kD蛋白是光系统II(PSII)的外周蛋白,具有增加Ca2 和C l-的结合以维持放氧活性的作用。本文借助内源荧光光谱和紫外吸收差谱考察了23 kD蛋白与Hg2 的相互作用。所得结果表明:低浓度的Hg2 离子(<10μM)引起23 kD蛋白的荧光淬灭,淬灭程度与Hg2 离子浓度相关;进一步分析显示,Hg2 离子对23 kD蛋白色氨酸荧光的淬灭属于静态淬灭。紫外吸收差谱可以检测到明显的配体向金属进行电荷转移的谱带(LMCT band)。随着Hg2 浓度的增加,LMCT带的强度逐渐增强。分析显示23 kD蛋白只存在一类Hg2 离子结合位点。     

水稻RNA结合蛋白C3H12与RNA结合位点的鉴定

CCH型锌指蛋白质C3H12是进化上保守的RNA结合蛋白质,它含有5个串联的CCCH锌指结构域ZnF1-5,形成2个紧密的锌指簇ZnF1-3和ZnF4-5。早期的研究发现,C3H12可能通过与mRNA结合的方式在转录后水平调控基因的表达。然而,与C3H12结合的mRNA类型和他们的结合模式,并未通过实验得到证明。本文表达纯化了一系列C3H12截短及全长蛋白质,并合成了一些潜在RNA底物ARE9、ARE19及对照Random21。通过等温滴定量热法 (isothermal titration calorimetry, ITC) 确定了C3H12与富含腺嘌呤尿嘧啶单元 (AU-rich element, ARE) mRNA底物的结合,并揭示了互作核心区域和热力学性质。通过荧光光谱分析和微型热泳动 (microscale thermophoresis, MST)技术对ITC的结果进一步佐证。结果表明：(1) C3H12与ARE底物的相互作用是焓驱动的能量有利的 (ΔG<0) 特异性结合,结合比为1:1。(2) C3H12与ARE19的亲和力较ARE9更高（约2倍）。(3) C3H12中ZnF1-3在与ARE类底物的结合活性中发挥主导作用。(4) C3H12结构中的141个氨基酸残基的接头不直接参与和ARE底物的相互作用。本研究揭示的CCCH型锌指蛋白质C3H12与ARE底物结合模式,将为进一步在分子结构水平阐明C3H12与ARE底物结合的机制奠定基础。     

植物光系统Ⅱ放氧复合体外周蛋白结构和功能的研究进展

光合放氧是植物光系统Ⅱ(PSⅡ)的重要功能之一.PSⅡ的放氧反应主要是由PSⅡ氧化侧的4个锰原子组成的锰簇催化的.在类囊体膜的囊腔侧还结合有若干个外周蛋白,对放氧反应起着重要作用.文章总结了植物光系统Ⅱ外周蛋白的结构和功能研究方面的最新进展.     

水稻RNA结合蛋白C3H12与RNA结合位点的鉴定

CCH型锌指蛋白质C3H12是进化上保守的RNA结合蛋白质,它含有5个串联的CCCH锌指结构域ZnF1-5,形成2个紧密的锌指簇ZnF1-3和ZnF4-5。早期的研究发现,C3H12可能通过与mRNA结合的方式在转录后水平调控基因的表达。然而,与C3H12结合的mRNA类型和他们的结合模式,并未通过实验得到证明。本文表达纯化了一系列C3H12截短及全长蛋白质,并合成了一些潜在RNA底物ARE9、ARE19及对照Random21。通过等温滴定量热法 (isothermal titration calorimetry, ITC) 确定了C3H12与富含腺嘌呤尿嘧啶单元 (AU-rich element, ARE) mRNA底物的结合,并揭示了互作核心区域和热力学性质。通过荧光光谱分析和微型热泳动 (microscale thermophoresis, MST)技术对ITC的结果进一步佐证。结果表明：(1) C3H12与ARE底物的相互作用是焓驱动的能量有利的 (ΔG<0) 特异性结合,结合比为1:1。(2) C3H12与ARE19的亲和力较ARE9更高（约2倍）。(3) C3H12中ZnF1-3在与ARE类底物的结合活性中发挥主导作用。(4) C3H12结构中的141个氨基酸残基的接头不直接参与和ARE底物的相互作用。本研究揭示的CCCH型锌指蛋白质C3H12与ARE底物结合模式,将为进一步在分子结构水平阐明C3H12与ARE底物结合的机制奠定基础。