酶和底物分子之间相互作用力对扩散控制反应速率的影响

本文是探讨在溶液中酶和底物分子之间相互作用力对扩散控制反应速率的影响,特别考虑到酶分子具有活性中心这一空间结构,及由它产生的力场作用,处理非球形对称扩散过程。从此可看到作用力是如何控制着底物分子的扩散及其在酶分子活性中心上定向作用,各种分子力对反应速率的影响,并且解释了一些实验结果。此外,给出了在溶液中酶-底物分子反应体系的力场等高线和浓度等高图。     

酶—底物结合反应的动力学——Ⅰ.随机分析、活化能与多活性中心

根据酶-底物结合反应的动力学特性,本文采用随机处理,分析了液相快速反应体系中扩散相遇和有效碰撞间的关系,得到一个新的计算多活性中心反应体系结合速率的方程,为实验研究液相快速结合反应的活化能提供了理论基础。按所得方程对延胡索酸酶与延胡索酸盐反应体系的计算结果表明:当活化能较小时,按4个活性中心都开放时与按1个活性中心开放时算得的二级速度常数几乎一样;只有当活化能较大时,前者才是后者的4倍。上述结论同样能够外推到一般的多活性中心反应体系。这说明:通常所用的计算多活性中心反应体系结合速率的方法,仅适用于活化能较大的情况,不适用于活化能较小的情况;对于后者,多活性中心间的耦合效应不容忽视。此外,还简要地讨论了酶-底物结合反应体系的瞬间相过程。     

分子信标检测限制性内切酶活性的新型荧光分析方法

利用分子信标被切割后荧光信号的变化.发展了一种简便的检测限制性内切酶活性的新型荧光分析方法.以限制性内切酶Xsp I为例.将其识别位点嵌入具有茎环结构的分子信标探针(Molecular Beacon,MB)的环状部分,利用这种分子信标在溶液中形成的瞬时二聚体结构,实现了限制性内切酶对分子信标的切割.在优化的条件下,反应初速度与酶的浓度成正比,线性范围为0.05～50 U/mL,检测限为0.05 U/mL.通过改变分子信标环部的识别位点的序列.还可以检测其他限制性内切酶如Alu I的活性.     

植物Rubisco活性中心的模拟分析

通过对与不同配基结合的植物Rubisco复合物结构的重叠比较分析 ,发现Rubisco的活性差异是由其中一段Loop6环序列所造成的 ;金属离子与活性中心的结合会造成活性中心巨大的构象变化 .进一步用SwissPDBViewer软件模拟不同配基的植物Rubisco活性中心与此Loop环的氢键相互作用 .结果表明 ,有 3个Lys残基Lys2 0 1、Lys334、Lys175与Rubisco是否处于活性状态密切相关 ,这些残基的结构变化对分子设计可能有重要的参考价值     

单功能过氧化氢酶的高级结构

单功能过氧化氢酶是在生物界广泛分布的抗氧化酶.近年来,人们在对单功能过氧化氢酶一级结构与生化性质深入研究的基础上,针对十几种单功能过氧化氢酶的高度保守的空间结构开展了研究.认识了其活性中心的血红素及周围保守残基,发现了酶的许多特殊结构,如方向不同的血红素,增强酶抗氧化性的侧链残基的共价键和保证酶高效催化的分子内通道等.本文综述了单功能过氧化氢酶空间结构研究现状,概括了酶构象的基本特点,分析了关注和争议较多的酶血红素、肽链侧链共价键及酶分子内通道等重点问题.深入研究单功能过氧化氢酶空间结构是一挑战性的课题,它将推动酶蛋白高级结构形成和酶催化模式等基础理论研究.     

S-2-氯丙酸脱卤酶的定向进化及其应用

为提高S-2-氯丙酸脱卤酶的活力,通过易错PCR的方法将源于假单胞菌(Pseudomonas sp.CGMCC 3267)的脱卤酶(DehII)进行定向进化,进化酶DehII-B2的比活提高3.9倍。同源模建两者的三维结构,并与底物进行分子对接。结果表明,突变位点为A7I,进化酶DehII-B2的结合能比原始酶降低了1.4kcal/mol,活性中心Asp10与底物α碳原子的距离缩短了0.321 6nm,因而加快了酶反应速率、提高了酶比活。目前,该酶的比活高于实验室已得酶。与原始酶相比,其最适温度和热稳定性略有增加,最适pH和pH稳定性没有明显变化。对该酶的应用做了初步的探索,结果表明在40℃,60mmol/L底物浓度下反应10h,转化率达到49.6%,ees>99.9%,因此该酶有一定的应用价值。     

分子克隆中使用的其他酶(续)

除限制性内切酶外,还有许多其他酶在分子克隆中被广泛应用,其性质将在下面给出。对有些酶,我们给出其详细的反应步骤与条件,而另一酶,我们给出文献,请读者自己找出其反应条件。为完整起见,在这里还介绍了分子克隆中几种不常见酶的性质,     

猪眼视紫红质膜液晶态结构特征

光敏色素视紫红质(Rhodopsin)是一种以生色团为辅基的色素蛋白。近年来的研究表明视紫红质分子是在脊椎动物视网膜光感受器的片层膜内或膜上,它在光-电转换机能中起着重要作用。光感受器膜类似于一般生物膜,也处于有序、多变的液晶态。在自我有序的液晶相-片层结构中,分子的长轴基本平行,形成分子层。这种表面可用于简单的有机反应,如异构化、酶的氧化、还原以及脱氢作用等。这些结构对能量的变化也很容易发生反应。因此研究视紫红质在片层膜上的液晶态结构,对进一步探索光感受器功能是有重要意义。     

认识不可逆抑制酶促反应

认识不可逆抑制酶促反应任维栋,张桂春（潍坊医学院生化教研室,山东潍坊２６１０４２）关键词不可逆抑制作用,酶,动力学不可逆抑制剂对研究酶的活性中心、药物毒物的作用机理及物质代谢途径与调节起着重要作用。１９６５年,邹承鲁发表了不可逆抑制酶促反应动力学的论...     

溶液介电常数对铜锌超氧化物歧化酶活性的影响

溶液介电常数对天然酶和修饰酶的活性影响不同,天然酶随介电常数增加而酶活性下降,修饰酶则反之,这表明静电相互作用在铜锌超氧化物歧化酶(Cu·Zn-SOD)与超氧阴离子(-O_2~(·-))反应过程中起着重要作用,酶分子活性中心附近ε-NH_3~+为O_2~(·-)进入活性中心提供静电吸引力。在有机溶剂中,SOD的构象会发生变化,从而导致酶活性降低。实验还表明,Cl~-对SOD有明显的抑制作用。     

tRNA核酸内切酶的研究进展

tRNA在蛋白质合成过程中起着极其重要的作用。在所有的生物体内,tRNA首先以前体形式转录,然后必需经过一系列的加工后才能成为有功能的tRNA分子。tRNaseZ、RNaseP和tRNA剪接内切酶是参与tRNA前体加工的三种主要的核酸内切酶,分别参与tRNA前体3′末端、tRNA前体5′末端和内含子剪接的加工。这三种酶具有不同的结构特征,并且利用完全不同的催化机制水解磷酸二酯键。tRNaseZ和RNaseP都是金属酶,活性中心分别需要Zn^2＋和Mg^2＋的参与;而tRNA剪接内切酶活性中心不需要金属离子,是一个由不同催化亚基上的关键氨基酸残基构成的组合式活性中心。     

用顺磁共振及自旋标记研究活性氧对铜锌超氧化物歧化酶结构的影响

用抗坏血酸－Ｆｅ（Ⅲ）或过氧化氢为活性氧体系分别作用于牛红细胞铜锌超氧化物歧化酶（ＣｕＺｎ－ＳＯＤ）,发现酶活性降低的同时,其活性中心中Ｃｕ（Ⅱ）被还原成Ｃｕ（Ⅰ）。进一步用抗坏血酸－Ｆｅ（Ⅲ）或过氧化氢作用于马来酰亚胺标记ＣｕＺｎ－ＳＯＤ,用ＥＳＲ测定的结果表明酶分子亚基的缔合受到影响。结果提示酶的失活与活性中心中Ｃｕ（Ⅱ）的还原及酶构象的变化有关。     

中华仓鼠二氢叶酸还原酶的酶学性质研究

测定中华仓鼠二氢叶酸还原酶（ＤＨＦＲ,Ｅ．Ｃ．１．５．１．３．）催化反应的各个动力学常数,对其反应机制进行了研究。测定了不同浓度脲溶液中酶与底物的解离常数Ｋｄ和表观米氏常数Ｋｍ,结果表明酶与底物二氢叶酸（ＤＨＦ）和还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（ＮＡＤＰＨ）的结合能力相差很小,都随脲浓度增加而减弱,而且一种底物的结合会削弱酶与另一底物的结合能力。研究了ＤＨＦＲ在脲变性过程中活力和构象的变化,结果表明低浓度脲可使稳态酶活力增强,此时酶的内源荧光发射光谱和ＣＤ谱变化很小;随脲浓度的增加,酶逐渐失活,同时荧光光谱的最大发射峰位红移,荧光强度和椭圆率也明显下降,说明酶活力的变化先于酶分子整体构象的变化,酶活性部位位于比酶分子整体更易受变性剂影响的有限区域,而且酶分子这种相对的和一定限度内的柔性是其表现生物活性所必需的     

实时检测限制性内切酶活性的发夹型荧光探针

基于分子信标的原理 ,设计了一种发夹型荧光探针作为限制性内切酶作用的专一底物 ,来研究限制性内切酶的剪切作用。检测BglII和NcoI表明 ,这种探针不仅可以灵敏、实时地指示内切酶的活性 ,采用不同荧光标记的探针还可以同时特异地显示双酶切反应中两个酶各自的活性。并且以Rotor Gene 2 0 0 0实时荧光PCR仪作仪器检测 ,实现了高通量的操作。利用其特有的作变温曲线的功能 ,能很好的区分限制性内切酶与发夹型荧光探针的特异剪切与非特异的结合     

耐热碱性磷酸酶突变体耐热性变化机理研究

从耐热碱性磷酸酶（TAP）200多个随机突变体的克隆库中选出耐热性明显下降的4株突变体,进行全序列及表达产物的最高耐受温度和最适反应温度测定和酶分子高级结构的模拟,分析突变位点、高级结构和耐热性表现三者的关系,探讨引起耐热性变化的机理。结构模拟显示所有突变位点都仅能引起细微的、局部的结构变化,除T320→I外都未直接触及酶的活性中心;结构上的细微改变虽然对最适反应温度影响不明显,但却使最高耐受温度降低了10℃左右;T320→I靠近酶的活性中心,尽管未能引起结构的较大变化,但却使最高耐受温度和最适反应温度同时显著降低。可见,多数点突变对高级结构的影响都不剧烈,但对耐热性尤其是最高耐受温度的影响却比较明显,一般地,在非活性区的突变通常只能引起最高耐受温度的降低,靠近活性区的突变则能同时引起最适反应温度和最高耐受温度的降低。     

用膦酰化试剂[o-ethyl-s-(diisopropylaminoethyl-2)methanethiophosphonate]滴定乙酰胆碱酯酶的活性中心

用稳定的乙酰胆碱酯酶不可逆抑制剂(MTP)滴定了猪脑尾核、眼镜蛇蛇毒和电鳗电组织乙酰胆碱酯酶溶液的活性中心数。抑制剂与这些酶的二级反应常数分别为:1.69×10~5l·mol~(-1)·s~(-1);6.72×10~5l·mol~(-1)·s~(-1)和6.78×10~5l·mol~(-1)·s~(-1)。因为MTP膦酰化的紫贻贝血淋巴液乙酰胆碱酯酶容易自活化,故此法不能用来滴定这种酶的活性中心。     

猪心乳酸脱氢酶(H_4)在盐酸胍变性过程中失活与内源荧光变化速度的比较

本文比较了大然乳酸脱氢酶和硫酸铵稳定的乳酸脱氢酶在盐酸胍性过程式中失活与内源荧光的变化速度.酶失活表现为三相反应,即极快相,其速度常数用停流装置也无法测定;快相和慢相,1M胍变性时,此二相的一级反应速度常数分别为2.7×10~(-3)秒~(-1)和4.17×10~(-4)秒~(-1).在2M硫酸铵存在条件下,用2M胍更性时,快相和慢相的一极反应速度常数分别为6.16×10~(-3)秒~(-1)和1.88×10~(-3)秒~(-1).内源荧光强度的变化表现为二相反应,即极快相,相当酶失活的极快相,但变化幅度远小于酶失活的变化幅度;快相,相当于酶失活的快相,其速度常数为失活速度常数的1/3倍.上述结果表明,类似肌酸激酶,乳酸脱氢酶的失活速度快于酶分子整体构象的变化,相对于整个酶分子来说,活性中心的构象变化对变性剂更加敏感.     

猪心乳酸脱氢酶(H_4)在盐酸胍变性过程中失活与内源荧光变化速度的比较

本文比较了大然乳酸脱氢酶和硫酸铵稳定的乳酸脱氢酶在盐酸胍性过程式中失活与内源荧光的变化速度.酶失活表现为三相反应,即极快相,其速度常数用停流装置也无法测定;快相和慢相,1M胍变性时,此二相的一级反应速度常数分别为2.7×10~(-3)秒~(-1)和4.17×10~(-4)秒~(-1).在2M硫酸铵存在条件下,用2M胍更性时,快相和慢相的一极反应速度常数分别为6.16×10~(-3)秒~(-1)和1.88×10~(-3)秒~(-1).内源荧光强度的变化表现为二相反应,即极快相,相当酶失活的极快相,但变化幅度远小于酶失活的变化幅度;快相,相当于酶失活的快相,其速度常数为失活速度常数的1/3倍.上述结果表明,类似肌酸激酶,乳酸脱氢酶的失活速度快于酶分子整体构象的变化,相对于整个酶分子来说,活性中心的构象变化对变性剂更加敏感.     

DNA双链区的切割导致碱变性超螺旋质粒pBR322的分子内结节

为进一步研究碱变性超螺旋DNA(Ⅳ型DNA;DNA Ⅳ)的结构,对碱变性质粒pBR322进行了酶学分析并利用原子力显微镜(AFM)对新形成的DNA结构进行了观察和比较．在所有已检测的限制酶中只有PstⅠ可以切割质粒pBR322的Ⅳ型DNA分子,说明在这种变性的DNA分子中仍存在少数完整的限制酶识别位点．与碱变性DNA分子的闭合环状结构相反,AFM成像的结果显示PstⅠ处理后的DNA Ⅳ分子均为开放结构,同时这种分子包含明显的DNA结节．与DNA Ⅳ分子相比,这种DNA分子的表观长度缩短了大约11%．有意思的是,大肠杆菌拓扑异构酶Ⅳ(一种Ⅱ型拓扑异构酶)也可以在pBR322 DNA Ⅳ分子中引入分子内结节,而这种结节DNA分子仍然保持闭合状态．AFM的结果表明上述两种结节的DNA分子在表观长度及结节结构的尺寸上均比较相似．这些发现证实,在碱变性的超螺旋DNA分子中仍然保留着一些长度较短的、含有特异性碱基配对的DNA双链区,而在这些区域内的DNA双链断裂可以导致DNA结节．     

木瓜蛋白酶PPAⅢ自水解作用

木瓜蛋白酶ＰＰＡⅢ自水解作用王秀艳,周慧,葛玉斌,李惟（吉林大学分子生物学系,长春１３００２３）ＰＰＡⅢ、ｐａｐａｉｎ、ｐｅｐｓｉｎｅ、ｓｔｅｍｂｒｏｍｅｌａｉｎ等都属于以Ｃｙｓ－ＳＨ为活性中心的酶,同种分子之间存在着一种相互切割的趋势,称为酶自水解...