大肠杆菌二硫键氧化还原酶

真核生物中正确二硫键的形成是在内质网中由二硫键异构酶PDI及相关蛋白催化的,而在原核生物大肠杆菌中二硫键的氧化、还原和异构化发生在细胞周质,由一系列的二硫键氧化还原酶完成.从1991年Badewell发现第一个氧化还原蛋白DsbA开始,目前已发现有七种二硫键氧化还原酶.DsbB,DsbD、DsbE/CcmG及CcmH位于细胞膜上,DsbA、DsbC,DsbG在细胞周质空间中.DsbA和DsbB的氧化和电子传递链相联系,而DsbC、DsbD,DsbE,DsbG和CcmH的还原需要来自细胞质的电子传递.     

大肠杆菌二硫键形成相关蛋白的结构、功能及其在基因工程表达外源蛋白上的应用

大肠杆菌分泌蛋白二硫键的形成是一系列蛋白协同作用的结果,主要是Dsb家族蛋白,迄今为止共发现了DsbA、DsbB、DsbC、DsbD、DsbE和DsbG。在体内,DsbA负责氧化两个巯基形成二硫键,DsbB则负责DsbA的再氧化。DsbC和DsbG负责校正DsbA导入的异常二硫键,DsbD则负责对DsbC和DsbG进行再还原,DsbE的功能与DsbD类似。除了直接和二硫键的形成相关外,DsbA、DsbC和DsbG都有分子伴侣功能。它们的分子伴侣功能独立于二硫键形成酶的活性并且对二硫键形成酶活性具有明显的促进作用。基于Dsb蛋白的功能特性,利用它们以大肠杆菌为宿主表达外源蛋白,特别是含有二硫键的蛋白,取得了很多成功的例子。本文简要介绍了这方面的进展,显示Dsb蛋白在促进外源蛋白在大肠杆菌中以可溶形式表达方面具有广阔的应用前景。     

大肠杆菌DsbA蛋白的氧化还原性质和构象变化

DsbA蛋白是大肠杆菌周质空间内的巯基 /二硫键氧化酶 ,主要催化底物蛋白质二硫键的形成。利用定点突变结合色氨酸类似物标记技术 ,研究了DsbA蛋白的氧化还原性质和构象变化。结果显示 :(1 )DsbA蛋白的还原态比氧化态的结构更加稳定 ,说明DsbA的强氧化性来源于氧化态构象的紧张状态 ;(2 )DsbA氧化和还原态间特殊的荧光变化主要来源于Trp76在不同状态间微观环境的差异 ;(3 )色氨酸类似物标记不会对DsbA蛋白的结构和功能产生明显的影响 ,利用1 9F NMR进一步证实了DsbA氧化还原状态间的构象变化 ,而且这种变化主要影响Trp76的局部环境 ,而对Trp1 2 6的局部环境没有太大的影响     

大肠杆菌二硫键形成蛋白A（DsbA）研究进展

二硫键形成蛋白A(DisulfidebondformationproteinA,DsbA)是存在于大肠杆菌周质胞腔内的一种参与新生蛋白质折叠过程中催化二硫键形成的折叠酶。综述了DsbA三维结构、进化过程、协助蛋白质体内外复性方面的研究进展。DsbA比硫氧还原蛋白具有更强的氧化性,其强氧化性来自于Cys30残基异常低的pKa值和不稳定的氧化型结构,通过定点突变的研究表明了Cys30残基是DsbA活性中心最关键的氨基酸残基之一。DsbA不论在体内与目标蛋白融合表达还是在体外以折叠酶形式添加,都能有效地催化蛋白质的折叠复性,同时DsbA还具有部分分子伴侣的活性。     

大肠杆菌二硫键形成蛋白A（DsbA）研究进展

二硫键形成蛋白A（Disulfide bond formation protein A,DsbA）是存在于大肠杆菌周质胞腔内的一种参与新生蛋白质折叠过程中催化二硫键形成的折叠酶。综述了DsbA三维结构、进化过程、协助蛋白质体内外复性方面的研究进展。DsbA比硫氧还原蛋白具有更强的氧化性,其强氧化性来自于Cys³⁰残基异常低的pKa值和不稳定的氧化型结构,通过定点突变的研究表明了Cys³⁰残基是DsbA活性中心最关键的氨基酸残基之一。DsbA不论在体内与目标蛋白融合表达还是在体外以折叠酶形式添加,都能有效地催化蛋白质的折叠复性,同时DsbA还具有部分分子伴侣的活性。     

多二硫键蛋白在大肠杆菌中的表达研究

真核生物的许多蛋白富含二硫键。由于大肠杆菌细胞质中含有二硫键还原酶,利用大肠杆菌生产具有生物活性的重组二硫键蛋白充满挑战。近年来,SHuffle菌株、超氧化性细胞的相继问世,利用分子伴侣或引入二硫键从头形成体系,使多二硫键蛋白在大肠杆菌中的表达成为可能。简要概述了野生型大肠杆菌细胞周质和经遗传改造的工程菌细胞质中二硫键的形成机制,并着重介绍了近年来重组二硫键蛋白表达策略的最新研究进展,对利用大肠杆菌反应器生产富含二硫键蛋白起指导意义。     

谷氧还蛋白的生物学活性及其与人类疾病的关系

谷氧还蛋白(glutaredoxin,Grx),又称巯基转移酶(thioltransferase,TTase),是巯基-二硫键氧化还原酶家族的重要组分。Grx最早由Holmgren发现,在生物界普遍存在,是一种依赖谷胱甘肽(GSH)催化氧化状态的蛋白质二硫键还原为巯基,修复蛋白质活性的小分子酶蛋白。它具有多种生物学活性,在调节机体的氧化还原反应和细胞生长、抑制凋亡方面起重要作用,与人类某些疾病,如心脑血管疾病、白内障、糖尿病、AIDS、自身免疫性疾病、肿瘤和感染等的发生、发展,以及干预治疗有关。     

NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C在植物质体中的作用

硫氧还蛋白的氧化还原调节作用在生物界中普遍存在。它能够还原目标蛋白的二硫键,而自身的活性位点则被氧化。因此,对于新的催化循环,则需要由相应的还原酶将其再次还原成活性形式。硫氧还蛋白对维持高等植物的光合效率同样具有重要意义。叶绿体中的硫氧还蛋白分别由铁氧还蛋白依赖性硫氧还蛋白还原酶和NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C(NTRC)两种酶还原。NTRC的本质是一种黄素蛋白,除了具有还原酶活性外,还整合了一个硫氧还蛋白结构域,在叶绿体和淀粉体的氧化还原调节中处于核心地位。这种特殊的双功能酶在卡尔文-本森循环、氧化戊糖磷酸途径、抗过氧化、四吡咯代谢、ATP和淀粉合成、生长素和光周期调控中扮演了多重角色。本综述总结了NTRC的生理功能,并讨论了该蛋白质对植物质体氧化还原稳态的调节机制。     

地钱,肾蕨和中山柏的NADP硫氧还蛋白系统

硫氧还蛋白(Td)是一类低分子量酸性蛋白,具有二硫键(-s-s-),通过氧化还原互变来参与很多反应(周志民等1986)。Td可被NADP-硫氧还蛋白还原酶(NTR)还原:     

奥奈达希瓦氏菌CctA介导周质甲基橙还原的电子传递机理

电活性微生物奥奈达希瓦氏菌的胞外电子传递（extracellular electron transfer,EET）在污染物降解、环境修复、生物电化学传感、能源利用等方面具有广泛的应用潜力;四血红素细胞色素CctA （small tetraheme cytochrome）是希瓦氏菌周质空间中最丰富的蛋白质之一,能够参与多种氧化还原过程,但目前对CctA在EET中的行为和机理认识仍然有限。【目的】研究阐明CctA蛋白在希瓦氏菌模式菌株MR-1周质空间以偶氮染料作为电子受体的EET中的作用,补充和拓展希瓦氏菌的厌氧呼吸产能机制。【方法】以周质还原型偶氮染料甲基橙（methyl orange,MO）作为电子受体,在mteal reduction （Mtr）蛋白缺失菌株Δmtr中研究MO的周质还原特点,并通过基因敲除和回补表达研究CctA蛋白在周质电子传递中的作用。【结果】在缺失Mtr通道的情况下,细胞色素CctA可以介导周质空间的电子传递而还原MO。重组表达CctA在低水平时,MO在周质空间中的还原速率与其表达水平呈正相关,更高水平的CctA表达无助于进一步提高MO的还原速率。蛋白膜伏安结果展示了CctA与周质空间内其他高电位氧化还原蛋白的显著区别,可能参与构成一条低电位的MO还原通道。【结论】从分子动力学层面揭示了CctA在周质MO还原中的独特电子传递行为,为进一步推进对细菌周质电子传递机制的理解,以及通过合成生物学设计或改造胞外氧化还原系统、强化生物电化学在污染物降解中的应用提供了重要信息。     

色氨酸类似物标记法研究DsbA蛋白的结构环境

用生物标记的方法将色氨酸类似物标记在DsbA蛋白中的色氨酸位置,分析标记蛋白质的谱学性质、色氨酸结构环境和潜在应用前景.5-OH-Trp标记的DsbA蛋白具有315 nm激发的荧光发射光谱;¹⁹F-NMR 能分辨5-F-Trp标记的DsbA蛋白的两个F-Trp残基(Trp76和Trp126),Trp76化学位移变化反映二硫键交换引起的结构转化.进一步将利用标记蛋白的独特荧光和¹⁹F-NMR性质,研究DsbA蛋白的氧化还原及与底物蛋白的结合作用.     

人硫氧化还原蛋白系统生物学意义的研究进展

硫氧化还原蛋白Thioredoxin(Trx)是一种重要的氧化还原调节分子,广泛存在于生物体内,与Trx还原酶和NADPH共同组成一个广谱的蛋白二硫键还原系统,在稳定细胞内氧化还原环境与调节蛋白－蛋白,蛋白－核酸相互作用等方面起重要作用,人类的多种肿瘤中均存在Trx的异常表达,Trx直接应用于临床或作为抗肿瘤物的靶分子已引起广泛关注。     

硫氧化还原蛋白与细胞内的氧化还原调控

细胞内氧化还原状态直接影响细胞的生存、活化和增殖。硫氧化还原蛋白是一个具有氧化还原活性的小分子蛋白质,它和NADPH以及硫氧化还原蛋白还原酶一起协同作用,组成蛋白质的一个重要的还原体系。这个还原体系还与谷胱甘肽等共同控制细胞的氧化还原状态,对维持和调节细胞的氧化还原内环境有着重要的作用。而另一方面,细胞的氧化还原状态又可以通过对多种信号分子的作用直接影响细胞的多种生理功能。     

硫氧还蛋白的结构及在生物抗氧化中的功能

硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)是广泛存在于原核与真核生物体内的氧化还原调节蛋白。Trx通过对目标蛋白质进行还原,从而调节机体的氧化还原平衡。Trx与硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase,TrxR)及NADPH共同组成硫氧还蛋白系统参与众多生理过程。细胞中的活性氧是导致生物氧化胁迫的一个主要方面。Trx可以通过对细胞内被氧化的二硫键的还原来修复机体的氧化损伤,并通过这种方式防止机体衰老。同时,Trx系统可以与其它氧化还原系统如谷胱甘肽(GSH)系统协调配合,并消除体内过多的活性氧。     

叶绿体硫氧还蛋白系统的调节机制

硫氧还蛋白(Trx)属于巯基-二硫键氧化还原酶家族, 通过作用于底物蛋白侧链2个半胱氨酸残基之间的二硫键(还原、异构和转移)来调控胞内蛋白的结构和功能。叶绿体Trx系统包括Trx及Trx类似蛋白、铁氧还蛋白(Fd)依赖的硫氧还蛋白还原酶(FTR)和还原型烟酰腺嘌呤二核苷磷酸(NADPH)依赖的硫氧还蛋白还原酶C (NTRC)。除了基质蛋白酶类活性变化及叶绿体蛋白的转运受Trx系统调控之外, 在叶绿体中还存在1条跨类囊体膜的还原势传递途径, 把基质Trx的还原势经跨膜转运蛋白介导, 最终传递给类囊体腔蛋白。FTR和NTRC共同作用维持叶绿体的氧化还原平衡。该文对叶绿体硫氧还蛋白系统的调节机制进行了综述, 同时讨论了叶绿体硫氧还蛋白系统对维持植物光合效率的重要意义。     

高等植物铁氧还蛋白的结构与功能

该文介绍了高等植物中铁氧还蛋白（Fd）的结构,铁氧还蛋白与铁氧还蛋白：NADP^＋氧化还原酶（FNR）的相互作用,氧化还原电势和电子传递活性;阐述了铁氧还蛋白结构与功能的关系。     

重组人神经生长因子β亚基的原核融合表达及其活性研究

目的：通过原核融合表达,获得具有生物活性的重组人神经生长因子（hNGF）的B亚基。方法：分别以大肠杆菌二硫键形成蛋白家族（Dsb）中的DsbA、DsbC蛋白及硫氧还蛋白（Trx）为融合分子,与hNGFB亚基在原核表达系统进行融合表达,优化融合蛋白的复性条件,获得可溶性rhNGFp亚基融合蛋白;通过鸡胚背根神经节培养实验鉴定各融合蛋白的生物活性。结果：在获得的3种融合蛋白中,只有DsbA-L-NGF表现较高的、类似小鼠NGF的生物活性,可观察到其促进鸡胚被根神经节突起生长。结论：人神经生长因子B亚基与DsbA融合蛋白具有良好的生物活性。     

硫氧化还原蛋白与细胞内的氧化还原调控

细胞内氧化还原状态直接影响细胞的生存、活化和增殖。硫氧化还原蛋白是一个具有氧化还原活性的小分子蛋白质,它和ＮＡＤＰＨ以及硫氧化还原蛋白还原酶一起协同作用,组成蛋白质的一个重要的还原体系。这个还原体系还与谷胱甘肽等共同控制细胞的氧化还原状态,对维持和调节细胞的氧化还原内环境有着重要的作用。而另一方面,细胞的氧化还原状态又可以通过对多种信号分子的作用直接影响细胞的多种生理功能。     

重组二硫键异构酶在大肠杆菌中表达条件的统计优化

二硫键形成蛋白A (disulfidebondformationproteinA ,DsbA)是大肠杆菌周质胞腔中辅助多种含有二硫键的蛋白质正确折叠并具有生物学活性的一种二硫键异构酶.通过统计实验设计的方法将生产重组DsbA的发酵过程进行了优化.首先通过Plackett Burman设计挑选出了对DsbA表达量影响较大的四个因素,然后再利用杂合设计进行实验,并通过拟合得到了响应曲面函数,但该函数的驻点是鞍点,因此不具有全局的极值.最后通过约束优化得到了较佳的实验点,在该实验点下DsbA的表达量比基本培养条件下提高了5 0 .14 % .     

玉米过氧化物还原蛋白BAS1的原核表达及其功能研究

植物过氧化物还原蛋白BAS1是巯基依赖的过氧化物酶,通过催化的Cys残基还原过氧化氢,依赖NADPH的叶绿体硫氧还蛋白还原酶保持BAS1的还原态。玉米含有两种BAS1:2-Cys PrxA和2-Cys PrxB。利用RT-PCR方法从玉米幼叶中克隆了编码成熟2-Cys PrxA的基因,并将蛋白Cys34残基突变成Ser34。SDS-PAGE显示纯化的野生型和突变体蛋白为一条主带,分子量约为23kDa;体外蛋白结合实验表明纯化的叶绿体硫氧还蛋白还原酶通过分子间二硫键结合纯化的2Cys PrxA的C34S突变体,非还原SDS-PAGE显示纯化的野生型2Cys PrxA含有分子间二硫键组成的二体,而纯化的C34S突变体呈现单体,巯基专一性标记化合物AMS修饰及活性分析表明纯化的BAS1还原态是催化还原过氧化氢所所必须的,它由硫氧还蛋白还原酶及其辅酶NADPH所催化。