钙调蛋白的构效关系及其与药物的相互作用

钙调蛋白(calmodulin,CaM)作为环核苷酸磷酸二酯酸(PDE)的内源性活化因子,于六十年代后期由张怀耀首先发现,它是细胞内Ca~(2+)的重要受体,与Ca~(2+)结合后发生构象变化而激活,又调节着细胞内Ca~(2+)的浓度。它不具有酶的活性,却能通过激活细胞内广泛的酶谱,调控细胞的基本功能。二价阳离子竞争性地取代Ca~(2+)的结合后能影响CaM活性,组织内还存在有CaM的内源性抑制因子,竞争性地与CaM结合而抑制CaM的活性。CaM与靶酶的相互作用也能被很多药物所抑制,这或许与药物的作用机制有关。     

粉防已碱与红细胞膜ATPase相互作用的研究

粉防已碱是一种新的钙调蛋白拮抗剂,专一性抑制人红细胞膜上依赖CaM的Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase。在较高浓度下,它也不同程度地抑制Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase基本活性、Na~+-K~+-ATPase和Mg~(2+)-ATPase的活性。 除CaM外,不饱和脂肪酸和有限水解均导致膜Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase的活化,所有这些活化作用被Tet在大约相同的浓度范围内抑制,表明Tet除与CaM结合外,也与膜Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase结合。 Tet具有抗抵渗溶血的性能,反映了拮抗CaM与药物的膜稳定性间存在相关性。     

Tb~(3+)作为荧光探针研究钙调蛋白与拮抗药物的相互作用

本文报导以Tb~(3+)作为荧光探针,研究钙调蛋白(CaM)与其拮抗药物分子间相互作用的机制.所用方法简便、快速、灵敏.CaM的内源荧光研究表明,Tb~(3+)类似于Ca~(2+),也能诱导CaM分子构象发生改化,由于CaM分子中Ca~(2+)的第Ⅲ、Ⅳ结合位点上各有一个Tyr线基,如(?)280nm激发,则发生从Tyr向Tb~(3+)的能量转移,从而导致Tb~(3+)在490和545nm处的特征荧光发射大大加强.本文检测了药物分子与Tb~(3+)-CaM结合对该荧光发射的影响.实验表明,TFP与CaM的高亲和位点处于CaM分子C-末端部位,即含第Ⅲ、Ⅳ结构域的半分子上:丙拮抗药物酸枣仁皂甙A则优先结合在含第Ⅰ、Ⅱ的结构域的另一半分子(?).     

湖南尖吻蝮蛇毒出血毒素的圆二色性和化学修饰

用远紫外ＣＤ谱研究了湖南产尖吻蝮蛇毒的两个出血毒素（ＤａＨＴ－１、ＤａＨＴ－２）的溶液构象,计算得ＤａＨＴ－１的α螺旋、β折叠、无规卷曲的含量分别为３６．９％、３５．５％、２７．６％;ＤａＨＴ－２的α螺旋、β折叠、无规卷曲分别为２３．４％、３１．３％、４５．３％。随ｐＨ的增大或减小,峰位蓝移,酸性条件下的变化比碱性条件下的变化大。构象单元含量计算表明：α螺旋减少,无规卷曲增多,β折叠基本未变。温度和ｐＨ对ＣＤ谱的影响相似,５０℃时峰位蓝移,α螺旋减少,无规卷曲增多．ＥＤＴＡ对ＣＤ谱影响显著,０．０２ｍｏｌ／ＬＥＤＴＡ便导致两个出血毒素呈极度的无序状态。ＥＤＴＡ完全抑制,半胱氨酸部分抑制,胰蛋白酶不影响它们的出血活性。     

湖南尖吻蝮蛇毒出血毒素的圆二色性和化学修饰

用远紫外ＣＤ谱研究了湖南产尖吻蝮蛇毒的两个出血毒素的溶液构象,计算得ＤａＨＴ－１的α螺旋、β折叠、无规卷曲分别为２３．４％、３１．３％、４５．３％。随ＰＨ的增大或减小,峰位蓝移,酸性条件下的变化比碱性条件下的变化大。构象单元含量计算表明：α螺旋减少,无规卷曲增多,β折叠基本未变,温度和ＰＨ对ＣＤ谱的影响相似,５０℃时峰位蓝移,α螺旋减少,无规卷曲增多,ＥＤＴＡ对ＣＤ谱影响显著,０．０２ｍｏｌ／ＬＥ     

乌头碱对依赖钙调蛋白的环核苷酸磷酸二酯酶的拮抗作用

钙调蛋白(CaM)是生物体中一种多功能调节蛋白。已发现多种药物如吩噻嗪、局部麻醉剂、Ca~(2+)通道阻断剂、化合物48/80、长春花生物碱以及粉防己碱和小檗胺等都对CaM有拮抗作用,抑制CaM活化的环核苷酸磷酸二酯酶(PDE)、红细胞膜Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase等的活性。但是上述药物中,除后三种外,其余的多为合成药。为了进一步从分子水平上探     

苄基异喹啉类化合物与钙调素相互作用的荧光光谱研究

 苄基异喹啉类化合物拮抗钙调素(CaM)并抑制依赖CaM的环核苷酸磷酸二酯酶(CaM-PDE)的活力;用荧光测定法可检测它们与钙调素的相互作用。 Ca~(2+)存在下蝙蝙葛碱(D_1)及其衍生物(D_(14))在激发波长340nm处最大发射波长分别为463和455nm,结合CaM后荧光量子产率增加两倍多。它们同CaM的结合均依赖于Ca~(2+)。 本文制备的丹磺酰基CaM(D-CaM)结合Ca~(2+)后荧光最大发射峰值兰移(518→508nm),荧光强度增加22％。在Ca~(2+)存在下小檗胺衍生物E_6能与CaM结合并淬灭Ca~(2+)-D-CaM荧光。 单苄基异喹啉类化合物86040、86045能淬灭CaM的酪氨酸残基的特征荧光。 实验表明,CaM结合D_(14)、E_6、86040和86045的kd值分别为1.3、1.8、9.5和15.7μmol/L,所观察的化合物与CaM的亲和力的大小与它们拮抗CaM,抑制CaM-PDE的酶活力相对应。     

重金属离子对猪红细胞膜Ca~(2+)-ATP酶的作用

猪红细胞膜Ca~(2+)-ATP酶是一种钙调蛋白(CaM)依赖酶,其活力又依赖巯基的完整性。实验应用Ca~(2+)-ATP酶这一模型体系观察到重金属离子,Pb~(2+)、Cd~(2+)和Hg~(2+)都能替代Ca~(2+),激活CaM,从而激活Ca~(2+)-ATP酶;其最大刺激活力分别为85％、80％和30％,半刺激浓度分别为32、27和0.7μmol/L。当三种重金属离子的浓度增加时,则与Ca~(2+)-ATP酶的巯基结合,抑制酶的活力,Pb2~(2+)、Cd~(2+)和Hg~(2+)的半抑制浓度分别为370、440和2μmol/L。抑制作用为渐进性过程,而刺激作用为即时效应。抑制作用可为巯基化物,特别是二巯基化物所逆转。研究结果提示,CaM可能是重金属中毒最初作用的靶分子,而重金属中毒不仅使CaM“开关”失灵,还可能导致细胞内Ca~(2+)的调节全面失控。     

锰重组钙调蛋白水质子弛豫速率的研究

钙调蛋白(CaM)是一种多功能调节蛋白,它含有4个Ca~(2+)结合域.晶体研究表明所有Ca~(2+)都与主链氧原子及酸性残基侧链氧原子配位,但Ca~(2+)的配位层中是否有水分子存在尚未确定.木文利用核磁共振技术,以Mn~(2+)为探针,通过测定水质子的核磁弛豫速率T_(1P)_(-1)建立了有关Ca~(2+)配位层中水分子数目的模型,该模型指出Cam中高、低亲和位上Ca~(2+)结合水的能力不同,高亲和位上Ca~(2+)的配位层中没有水分子存在,而低亲和位上Ca~(2+)配位层中含两个水分子.     

粉防已碱与钙调蛋白相互作用的荧光光谱研究

粉防已碱Tet是一种新的钙调蛋白(CaM)拮抗剂,它抑制CaM活化的Ca~(2 )—Mg~(2 )—ATP c。利用丹磺酰钙调蛋白(D—CaM)可方便地鉴测Tet与CaM的相互作用,直接证明了在CaM与Tet之间生成复合物CaM—Tet 我们制备的D—CaM,每个蛋白分子含1.3个丹磺酰基团,活化红细胞膜Ca~(2 )—Mg~(2 )—ATP c的生物活性与天然CaM基本相同。 当Ca~(2 )与D—CaM结合时,丹磺酰基团环境疏水性增加,该荧光团产生较高的量子产率(增加1.6倍),最大发射兰移(从512移兰至495nm)。存在Ca~(2 )时,Tet使D—CaM的荧光强度进一步增加,谱线继续兰移,表明Ca~(2 )及Tet诱导蛋白构象变化,改变了丹磺酰基团的微环境。 荧光滴定实验证明CaM与Tet结合的解离常数为1.8μM,两者的结合是绝对依赖Ca~(2 )的。 药物Tet与CaM的结合可增强结合在CaM上的荧光探剂NPN的荧光,提示CaM不同疏水结合位之间存在变构相互作用。     

小麦黄化胚芽鞘的细胞壁钙调素和钙调素结合蛋白

小麦黄化胚芽鞘经苯基琼脂糖亲和层析提取和纯化,其细胞壁CaM在有钙和缺钙时SDS电泳呈现不同的迁移率;依赖Ca~(2 )与苯基疏水结合;在紫外吸收光谱上具有五个特征峰;对PDE的激活剂量反应曲线和从非活性状态向活性状态转变时所需的Ca~(2 )浓度均和胞内CaM相同,说明细胞壁CaM和胞内CaM具有相同的基本理化特性。采用CaM琼脂糖亲和层析,发现在小麦细胞壁中存在CaM结合蛋白,其中以分子量为40.7 kD的 CaM结合多肽为主。细胞壁CaM结合蛋白不具有过氧化物酶、ATP酶或酸性磷酸酯酶的活性。     

铝与钙调蛋白相互作用的荧光光谱研究

本文研究了铝与钙调蛋白相互作用的荧光光谱。实验证明,Al~3与CaM的结合所引起的构象变化与Ca~(2+)与CaM结合所引起的构象变化既有相同之处,也有不同之处。Al~(3+)在CaM分子上的结合有特异性结合与非特异性结合两种情况。其特异性结合位点可能为2—3个。钙调蛋白的非竞争性拮抗剂酸枣仁皂甙A(JuA)可以继续抑制已被Al~(3+)部分抑制的PDE-CaM的活力。     

铝与钙调蛋白相互作用及其作用位点的研究

用500MHzNMR研究了铝与钙调蛋白的相互作用,主要研究了铝对钙调蛋白中芳香氨基酸残基(Tyr,His,Phe)构象变化的影响。实验结果表明,铝在钙饱和的钙调蛋白上存在着特异性的结合位点,结合位点数目至少为两个,第一结合位点可能位于钙调蛋白的N端结构域,第二结合位点靠近Ca~(2+)的Ⅲ结合域。Al~(3+)结合引起脱钙的钙调蛋白的构象变化不同于与Ca~(3+)结合引起的构象变化。Al~(3+)在CaM上的结合位点与Ca~(2+)的并不相同。柠檬酸等有机酸对铝的毒性有保护作用,这种保护作用是由于柠檬酸分子对铝的络合。     

红光对绿豆下胚轴线粒体Ca~(2+)积累、ATPase及NAD激酶活性的影响

绿豆下胚轴切段经红光处理后10min,其线粒体的Ca~(2+)积累下降15％,Ca~(2+)-ATPase 及 Mg~(2+)-ATPase活性也分别下降29％和10％,切段CaM含量增加近1倍。Ca~(2+)存在时,红光能促进线粒体NAD 激酶活性。说明Ca~(2+)-ATPase及一部分Mg~(2+)-ATPase可作为钙泵控制Ca~(2+)进入线粒体。     

O-丹磺酰基小檗胺与钙调蛋白的相互作用

粉防己碱和小檗胺等一些双苄基异喹啉化合物是一类新型的钙调蛋白(CaM)拮抗剂。为了研究这些化合物同CaM的相互作用,我们用化学修饰的方法将疏水性荧光探针丹磺酰基团接到小檗胺上生成O-丹磺酰小檗胺(DB)。发现这种新的化合物不仅具有荧光特性,而且也是一种较强的CaM拮抗剂。DB抑制依赖CaM的红细胞膜Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase的活性,其IC_(50)值(半抑制数)为2.4×10~(-6)mol/L。     

钙调蛋白的分布

钙调蛋白(Calmodulin.简写CaM),自从作为磷酸二酯酶的Ca~(2+)依赖性激活蛋白,被发现以来.现在已清楚CaM还是各种Ca~(2+)依赖性酶系的激活因子。据报道,在哺乳动物的各种组织以及蛙卵、章鱼、海胆卵、蚯蚓、扇贝、海葵、海蕈、藻类、霉菌、粘菌、四膜虫、大麦、人参、大豆、菠菜中都分离到了CaM或类CaM蛋白。显然CaM的广泛分布和作用是与其特有的多功能性分不开的。然而各种CaM的氨基酸组     

稀土元素Pr~(3+)、Nd~(3+)对蚕豆(Vicia feba)叶片原生质膜上Ca~(2+)·Mg~(2+)-ATPase活性的影响

本文介绍用二相分配法制备蚕豆叶片原生质膜上的Ca~(2+)·Mg~(2+)-ATPase,用以研究镧系,稀土离子对此酶活性的影响。初步证实Pr~(3+)、Nd~(3+)对依赖于CaM的以及不依赖于CaM的蚕豆叶片原生质膜上Ca~(2+)·Mg~(2+)-ATPase活性的抑制不是CaM专一的。     

家兔钙调节蛋自-红细胞膜的制备

 本文介绍用等渗咪唑缓冲液溶血,并用低温高速或常速离心机制备出一种带钙调节蛋白(简称CaM)的红细胞膜。它具有与膜稳定结合的CaM,在钙离子存在下可以激活膜上的靶酶——Ca~(2+)+Mg~(2+)-ATP酶活性,为研究CaM功能及有关药物机制提供一种简便而理想的材料。     

1,25-(OH)_2D_3诱导HL-60细胞分化后胞液Ca~(2+)浓度、磷酸化酶a和微粒体Ca~(2+)-ATP酶活性的改变

1,25-(OH)_2D_3对HL-60细胞具有促分化作用。本文报道了1,25-(OH)_2D_3在促进HL-60细胞分化前后胞液Ca~(2+)浓度、磷酸化酶a和微粒体Ca~(2+)-ATP酶活性的改变。结果表明,1,25-(OH)_2D_3加入HL-60细胞培养液后72小时,细胞NBT染色阳性率高于70％,形态向正常分化的细胞转化。同对,胞液Ca~(2+)浓度和微粒体Ca~(2+)-ATP酶活性明显降低,而磷酸化酶a活性显著升高。结果提示,在1,25-(OH)2_D_3作用下,HL-60细胞不仅杀菌功能增强,细胞内胞液Ca~(2+)浓度趋向正常,与钙恒稳有关的酶活性也同样发生改变。即1,25-(OH)_2D_3对HL-60细胞的诱导作用伴有钙恒稳的改变。这些变化与DMSO的作用相同。     

金属离子与CaM及Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase相互作用的荧光光谱和荧光偏振研究

根据Cd~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)和Al~(3+)对丹磺酰标记钙调蛋白(D-CaM)的荧先强度、最大发射波长及偏振度的影响来研究它们对CaM及Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase构象变化的影响.研究发现,无论溶液中是否存在Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase,Cd~(2+)、Pb~(2+)和Hg~(2+)对D-CaM的荧光最大发射波长、偏振度的影响以Cd~(2+)的最大,Pb~(2+)次之,Hg~(2+)最小,Al~(3+)对D-CaM产生的影响与这三种二价金属离子的并不相同.这证明这几种离子与CaM和Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase的作用并不遵循同样的机理.