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     

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     

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     

缺失nifH的棕色固氮菌突变种固氮酶钼铁蛋白的结晶

从限氨固氮培养基中培养的缺失nifH的棕色固氮菌(AzotobactervinelandiiLipmann)突变种DJ54中,分离纯化出部分纯的缺失FeMoco的钼铁蛋白(ΔnifHAv1)。用相同纯化方法分别从DJ35和UW45突变种中纯化的ΔnifEAv1和NifB-Av1的纯度明显高于ΔnifHAv1的纯度。在合适的结晶条件下,可得到这三种蛋白的深棕色短斜四棱柱晶体。ΔnifHAv1与NifB-Av1一样,晶体形成所需的时间比ΔnifEAv1的长。而它结晶所需的沉淀剂和缓冲液最适浓度则与ΔnifEAv1的相同。SDS-PAGE鉴定表明,结晶的ΔnifHAv1与OPAv1的组成相似。这表明,在ΔnifHAv1溶液中形成的晶体可能就是该蛋白质的晶体。     

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     

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。     

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     

缺失nifH的棕色固氮菌突变种固氮酶钼铁蛋白的结晶

从限氨固氮培养基中培养的缺失nif H的棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种DJ54中,分离纯化出部分纯的缺失FeMoco的钼铁蛋白(△nifH Av1).用相同纯化方法分别从DJ35和UW45突变种中纯化的△nifE Av1和NifB- Av1的纯度明显高于△nifH Av1的纯度.在合适的结晶条件下,可得到这三种蛋白的深棕色短斜四棱柱晶体.△nifH Av1与NifB- Av1一样,晶体形成所需的时间比△nifE Av1的长.而它结晶所需的沉淀剂和缓冲液最适浓度则与△nifE Av1的相同.SDS-PAGE鉴定表明,结晶的△nifH Av1与OP Av1的组成相似.这表明,在△nifH Av1溶液中形成的晶体可能就是该蛋白质的晶体.     

固氮酶锰铁蛋白的晶体生长

从以Mn代钼的固氮培养基中固氮生长的固氮菌（Azotobacter vinelandii Lipmann）突变种UW3中分离纯化的MnFe蛋白,在一定的结晶条件下,可从溶液中析出深棕色的短斜四棱柱晶体。Tris和Hepes缓冲液、NaCl、MgCl2和PEG的浓度及结晶方法等,对该蛋白的出晶率、晶核数目、晶体大小和质量均有明显的影响,PEG浓度的改变还可使该蛋白晶体的晶型发生变化。MnFe蛋白结晶所需的上述化合物的最适浓度与缺失nifZ固氮菌突变种△nifZ MoFe需的最适浓度有所不同。ＳＤＳ凝胶电泳表明,晶体溶解的蛋白与结晶前的MnFe蛋白基本相同。结果表明：该晶体为MnFe蛋白的晶体。     

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     

铁氰化钾氧化固氮酶钼铁蛋白与铁、钼、硫化合物重组的研究

棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白经铁氰化钾氧化后变为“漂白蛋白”,其活性损失约75％,同时释放出80％的钼和50％左右的铁。与铁、钼、硫重组溶液重组,金属组成和乙炔还原活性均得到明显恢复。穆斯鲍尔(M／issbauer)谱表明,重组溶液中的Fe、Mo、S已形成FeMc6原于簇的类似物,“重组蛋白”的M6ssbauer谱和天然MoFe蛋白相似。     

棕色固氮菌突变种UW45的固氮酶钼铁蛋白（NifB-Av1）结晶

经两次DE52和Sephacryl s一300柱层析,从棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii Lipmann)突变利UW45粗提液(37 677mg蛋白)中纯化得到628 mg的NifB^-Av1。经考马斯亮蓝R-250染色的SDS凝胶电泳分析表明,该蛋白基本达到SDS凝胶电泳纯,组成它的亚单位的种类与Av1(α和β亚单位)相似。NifB^-Av1不能与NifB^-Av2重组成具放氢活性的固氮酶,但可使与其保温重组的FeMoco显出高活性。在合适条件下,NifB^-Av1可在结晶溶液中析出棕色短斜四棱柱晶体,目前所得最大晶体的二维边长均为0．1mm。能否出现晶体以及出晶时间、晶体数目、大小、质量和形状等,与沉淀剂溶液各组分的种类和浓度、结晶方法、实验操作等因素密切相关。初步结果表明,所得晶体为NifB^-AV1单晶。     

棕色固氮菌缺失nifE的突变种固氮酶钼铁蛋白的结晶

从限氨固氮培养基中培养棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii Lipmann)缺失nifE的突变种DJ35中,分离纯化得到缺失FeMoco的钼铁蛋白（△nifEAvl)。在一定条件下结晶得到深棕色短斜四棱柱晶体。结晶溶液中各组分的浓度以及结晶方法等对其晶核数目,晶体大小和质量有明显影响,目前用气相扩散的悬滴法所得的最大晶体的二维边长分别为0.12mm和0.13mm。     

尿素对钼铁蛋白的活性和金属原子簇稳定性的影响

当尿素浓度高于０．５ ｍ ｏＬ／Ｌ时,棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）固氮酶钼铁蛋白的乙炔还原活性呈指数下降;而经厌氧缓冲系统稀释并保温后,又可得到明显恢复。尿素对邻菲口罗啉从还原的或部分缺失Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ 的ＭｏＦｅ 蛋白中螯合金属原子簇的Ｆｅ 原子均有较大的促进作用。还原ＭｏＦｅ 蛋白在尿素梯度凝胶电泳中的迁移率：在０～１．５ ｍ ｏｌ／Ｌ内,无明显变化;在１．５～５．０ ｍ ｏｌ／Ｌ内,线性变小;在５．０～８．０ ｍ ｏｌ／Ｌ内,则呈平缓状态。结果表明：（１）尿素对不同状态的ＭｏＦｅ 蛋白金属原子簇的影响程度不尽相同,而对蛋白质的变构作用是尿素影响ＭｏＦｅ 蛋白的活性和金属原子簇稳定性的主要原因;（２）ＭｏＦｅ 蛋白的构象与金属原子簇密切相关;（３）ＭｏＦｅ 蛋白在变性过程中,活性下降可能先于分子整体构象的变化     

固氮酶铬铁蛋白和锰铁蛋白大单晶的培养

用液 /液扩散法 ,从分别含Cr和Mn的无氨培养基中生长的固氮菌 (AzotobactervinelandiiLipmann)突变种UW3 中纯化出的CrFe蛋白和MnFe蛋白 ,在合适的结晶条件下生长出深棕色大单晶 (最大晶体的尺寸分别为 0 .2 0mm× 0 .2 0mm× 0 .0 7mm和 0 .18mm× 0 .18mm× 0 .0 5mm)。PEG、MgCl2 和NaCl的浓度对这两种蛋白的出晶时间、晶核数目、晶体大小和形状都有明显影响。结果表明 ,用此结晶法有利于CrFe蛋白和MnFe蛋白生长出可供X_射线衍射分析的大单晶。     

棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白两种聚合体的研究

 棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白八聚体相当于两个钼铁蛋白四聚体的聚合体。在细胞生长过程中,胞内钼铁蛋白两种聚合体的相对含量出现规律性变化:在对数期,细胞固氮酶比活力成上升趋势,而钼铁蛋白主要以高活力的四聚体形式存在;在对数期结束至稳定期,细胞固氮酶比活力下降至一个低水平的稳定值,此时的钼铁蛋白基本上为八聚体形态。在细胞固氮生长时,向培养基中加入过量氨可明显地导致钼铁蛋白由四聚体向八聚体的转化。我们推断,生长过程中胞内钼铁蛋白聚合态的变化可能是调节固氮酶活力的一种方式。胞外,钼铁蛋白的两种聚合态可以相互转化。