产碱杆菌Alcaligenes sp.KS-85来源肌酸酶活性中心的关键氨基酸功能研究

肌酸酶(Creatinase,EC 3.5.3.3)水解肌酸生成尿素和肌氨酸,是肌酐多酶级联检测中的关键酶。为进一步解析产碱杆菌来源肌酸酶的催化机理,利用蛋白质同源建模、分子对接、丙氨酸扫描技术分析了酶与底物的相互作用,并聚焦于酶活性中心4个功能未知的保守位点Phe64、Asp102、Phe252、Phe321,通过将氨基酸残基定点突变为6种具有代表性的氨基酸,结合生化实验对其功能进行解析。经研究,所有突变体的kcat值大幅度降低;除6个突变体:F252A、F252S、F252Y、F252W、F321A、F321Y的KM值降低,其余突变体的KM均提高。结构分析表明Phe252通过与Tyr259形成的π-π堆积稳定酶-底物复合体;Asp102通过与Arg66,Gly322的氢键相互作用稳定酶反应的过渡态;Phe321,Phe64位于底物两侧,通过疏水侧链的排斥作用及空间位阻影响底物的定位。本研究通过对活性中心氨基酸残基的功能解析,为肌酸酶的催化机制解析和分子改造奠定了基础。     

乙酰胆碱酯酶的构效关系研究进展

乙酰胆碱酯酶是胆碱能神经传导中的一种关键酶．对其构效关系的研究一直是生命科学的重要课题,目前主要研究手段有X线衍射晶体学、分子生物学、电子顺磁共振等。本文重点介绍应用这些方法研究乙酰胆碱酯酶构效关系所取得的新进展,包括芳香族引导、后门开放、环的纳秒机制与高效催化的关系等。     

人脯氨肽酶活性中心结构的计算机模拟

氨酰基脯氨酸二肽酶 (脯氨肽酶 )为广泛分布于生物界的细胞内二肽水解酶 .它特异性地水解以脯氨酸或羟脯氨酸为羧基端的二肽 (X Pro) ,而且只对反式肽键有催化活性 .此酶与脯氨酸代谢、胶原蛋白合成及细胞生长有密切关系 .文献报道 ,从Alteromonas细菌中提取的脯氨肽酶有水解梭曼的活性 ,其有机磷酸酐水解酶也有脯氨肽酶活性 .用重组基因表达的人肝脯氨肽酶也同时具有脯氨肽酶活性和水解梭曼的活性 .研究脯氨肽酶活性中心的结构具有重要理论意义和潜在实用价值 .但目前尚无人脯氨肽酶晶体结构的报道 .本文采用蛋白质结构模式识别 (threading)方法对脯氨肽酶的高级结构进行模拟 ,以大肠杆菌甲硫氨酸氨肽酶 (1MAT)为模板 ,模建了人脯氨肽酶C端结构域的空间结构 .通过对模建结构的 3D评估及电荷分布分析 ,对人脯氨肽酶活力中心结构进行了预测 .模建的人脯氨肽酶活性中心位于C端结构域 ,为 6条β折叠围成的一个疏水性口袋 ,外面被 5条α螺旋及一些loop包围 ,活力中心位于疏水结构中央 ,其中有 5个保守氨基酸 ,形成 1个较强的负电荷区 ,周围有 3个较弱的正电荷区域 .实验还发现 ,虽然Mn2 + 或Co2 + 对酶的活性极其重要 ,但对酶蛋白结构的贡献很小 .提示它们可能是在催化反应的电荷转移过程中发挥着重要作用     

裂解多糖单加氧酶高效催化的研究进展

裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一类新发现的铜离子依赖性的氧化酶,常具有多种模块化组合,能够高效氧化降解生物质多糖.LPMOs的催化结构域为β三明治结构,活性中心含有一个铜离子.该酶的催化反应过程相对于糖苷水解酶类更加复杂,LPMOs结合底物后,首先要接受电子供体提供的电子,通过电子传递链传递给活性中心的Cu[Ⅱ],将其还原为Cu[Ⅰ],Cu[Ⅰ]结合并活化分子氧后,再氧化降解多糖链的糖苷键,生成氧化产物和非氧化产物.近年来的研究表明,在木质纤维素降解酶系中加入LPMOs能显著提高其对结晶纤维素的转化效率,因此LPMOs相关研究的深入开展可以拓展人们对其高效降解机制的认识,从而为高效降解酶系的复配以降低工业规模的生产成本等提供理论指导.本文综述了该领域相关研究的最新进展,分析了LPMOs潜在的研究方向与工业化应用的前景.     

乙酰胆碱酯酶的结构与功能研究进展

乙酰胆碱酯酶是多分子型复杂蛋白质,广泛分布于各种组织,其主要功能是催化水解神经递质乙酰胆碱,近年来发现其有非胆碱能活性。同一组织不同分子型乙酰胆碱酯酶其催化机制及K_m具有相似性,但其一级结构不同。乙酰胆碱酯酶催化效率很高,其催化机制包括靠近、定向、一般酸碱催化及电荷接力系统等过程。乙酰胆碱酯酶在粗面内质网内合成,其代谢过程受某些因素的调节,在某些病理状态下酶活性发生改变。     

如何改造蛋白质

1.前言 蛋白质是由20种L-α-氨基酸通过肽键接连起来的多肽链组成的。不同的蛋白质,其氨基酸的组成数目、种类、顺序也不一样。蛋白质的氨基酸顺序(也称一级结构)是由每种蛋白质的基因(DNA)的核苷酸序列决定的。生物机体产生的蛋白质是生物个体维持其生命、进行繁殖不可缺少的物质。     

诺卡氏菌形放线菌β-甘露聚糖酶的化学修饰及活性中心的研究

分别用 PCMB、NEM、N- AI、NBS等对诺卡氏菌形放线菌β- D-甘露聚糖酶进行化学修饰 ,证明蛋白上的巯基、酪氨酸残基及色氨酸残基是维持酶活性的必需基团 .在加入少量底物后 ,β- D-甘露聚糖酶的最大荧光发射峰从天然状态下的 336nm处蓝移至 332 nm,且峰强度有所增大 .这表明其色氨酸残基隐藏在蛋白内部的疏水区域 .通过对该酶圆二色性扫描光谱的分析 ,表明蛋白内部有二硫键的存在 ;通过巯基乙醇化学修饰的研究 ,表明二硫键是影响该酶热稳定性的一个重要因素 .在蛋白的各种二级结构中 ,α-螺旋、β-折叠、β-转角、自由卷曲的比例分别为 1 6.6%、2 5.4%、2 0 .5%和 37.5% .     

鉴别杰多霉素生物合成后修饰氧化酶JadH中参与底物结合或催化的关键残基

JadH是羟化脱水双功能酶,参与杰多霉素生物合成中的聚酮后修饰反应,将2,3-dehydro-UWM6催化为dehydrorabelomycin。为了分析杰多霉素生物合成途径中后修饰氧化酶JadH结合、催化底物的关键氨基酸,构建了JadH与底物复合物的三维结构模型。利用该模型并结合JadH同源蛋白氨基酸序列比对分析,推测出JadH活性中心中可能参与底物结合或催化的关键氨基酸(R50、G51、L52、G53、F100、R221、I223、P295和G298)。通过定点突变及体外酶学实验对这些位点的突变体的催化活性进行评价,结果显示这些突变株活性均显著低于野生型,表明这9个氨基酸是JadH参与底物结合或催化的关键氨基酸。     

甾醇类脱氢酶的亲和标记

用亲和标记的方法研究重要生物蛋白专一结合位点的局部结构和功能是过去30年中出现的重要生物化学技术之一,而把这项技术用于甾醇类脱氢酶活性中心的研究还是70年代以后的事。自从Ganguly和Warren首次报道了用21-碘乙酸基可的松亲和标记20β一羟甾醇脱氢酶活性中心以来,又有一系列卤乙酸基甾醇类衍生物被合成出来用作亲和标记试剂。     

氢酶结构及催化机理研究进展

氢酶是一类催化氢的氧化或质子还原的酶,它在微生物产氢过程中扮演着重要角色。根据氢酶所含的金属元素,可分为NiFe_氢酶、Fe-氢酶和不含金属元素的metal_free氢酶。大多数氢酶含有金属原子,它们参与氢酶活性中心和[Fe_S]簇的形成。氢酶的活性中心直接催化氢的氧化与质子的还原,[Fe_S]簇则参与氢酶催化过程中电子的传输。目前已有数种NiFe_氢酶和Fe_氢酶的X射线衍射晶体结构被阐明。根据metal_free氢酶的序列特征,推断其结构与NiFe_氢酶和Fe_氢酶之间存在较大差异。对氢酶活性中心和[Fe_S]簇的深入研究,揭示了氢酶催化反应的机理。