细菌视紫红质蛋白的赖氨酸和丝氨酸残基在其膜环境中的自旋标记研究

用化学修饰和自旋标记ESR技术研究了bR中丝氨酸和赖氨酸残基的构象,结果表明PH对bR分子构象的影响是很明显的,在酸性条件下带有自旋探针的丝氨酸(Ⅰ-bR)和赖氨酸(Ⅱ-bR)的ESR波谱参数迥然不同,这与丝氨酸和赖氨酸残基位点微环境中的电荷效应有关.顺磁增宽剂能猝灭膜表面的自由基,而剩余的强固定化ESR信号显示出bR分子内部的‘刚性’构象.用2%Triton X—100处理可大大增加bR分子的‘柔性’,其ESR波谱特征与bR分子失去部分α螺旋结构和改变了它的某些运动方式有关.     

酰化菌紫质的动力学光谱及光电特性研究

用人工双分子膜(BLM)技术及动力学光谱研究了赖氨酸残基在紫膜的结构和功能中所起的作用.酰化基团与菌紫质(bR)分子中的赖氨酸残基的ε氨基作用,使光照后bR的跨膜质子迁移信号及膜的充放电速度变慢,光循环中间产物M412的产量下降,半衰期延长.但UV/Vis吸收光谱表明酰化并未破坏bR中视黄醛的构象环境.在高pH或高盐浓度下,酰化的影响降低.这些结果表明:赖氨酸残基并不是泵出质子的提供者,没有直接参与质子的跨膜输运,而是通过表面电位来影响bR的质子泵功能.     

自旋标记法研究不同因素对嗜盐菌紫膜类脂物性的影响

本文用自旋标记方法研究了不同的pH和盐介质对光照前后嗜盐菌(H.halobium)紫膜类脂的影响.在低盐介质中,紫膜类脂序参数S的大小依次为pH2.5>pH7.0>pH12.0:旋转相关时间τ均在10~(-a)sec范围之内.pH12.0的暗适应和光适应悬液的ESR波谱十分相似,其它的ESR波谱均为暗适应>光适应.悬浮于Triton X-100中的紫膜的序参数最小,τ_e值在10~(-9)--10~(-10)sec之间;但其暗适应和光适应的ESR波谱仍有差别.在高盐介质中,紫膜类脂序参数均大于低盐介质,结构最为刚硬.实验表明类脂的序态变化与bR分子的构象改变有密切关系.     

两种化学修饰菌紫质的光化循环和光电位

本文分别用两种氮氧自由基对菌紫质(bR)中的两种氨基酸残基——赖氨酸和丝氨酸进行了修饰,并对修饰后的bR光循环中间产物M_(412)动力学过程、质子泵效率及光电响应信号进行了测量。通过与正常紫膜进行比较,可以看出:赖氨酸被修饰后,M_(412)快、慢组分的衰减及质子的吸收过程均减慢,M_(412)和质子的产额、跨膜光电位信号均有不同程度的提高;丝氨酸被修饰后,M_(412)和质子的动力学过程的变化与赖氨酸基本相同,但M_(412)和质子的产额及跨膜光电位提高很大,且光电位出现缓慢反向现象。结果表明赖氨酸不大可能直接参与质子的传递过程,其对紫膜质子泵的影响主要是通过其所带电荷对表面电位的贡献;而丝氨酸却似乎对bR的功能影响很大并对维持质子通道构象环境的稳定起着很大作用。     

酶切菌紫质C端引起的紫膜蛋白的发光性质变化

用木瓜蛋白酶切去bRC端尾巴约20—25个氨基酸之后发现:在KCl盐浓度作用下,其蛋白荧光光谱中的色氨酸荧光成份有明显的增强;用Cs~ 对bR蛋白荧光的猝灭实验表明此色氨酸荧光成份的增加是由于在KCl作用下bR中某些色氨酸残基暴露的结果;磷光光谱实验表明在KCl作用下色氨酸磷光的增加也是由于色氨酸残基暴露的结果。本文讨论了这种构象变化可能影响正常bR分子中菌蛋白光循环的进行,从而使质子泵效率降低;并且此构象变化可能与其C端尾巴的构象有关。     

顺丁烯二酰亚胺氮氧自由基的合成及自旋标记的血清白蛋白

本文报道制备顺丁烯二酰亚胺氮氧自由基纯品的方法。本方法为Hamilton-McConnell法的改进。在温和条件下,该化合物以共价键形式自旋标记到血清白蛋白的硫氢基和氨基等活性基团上。为利用自旋标记顺磁共振技术研究蛋白质分子的构象,提供了必要前提。经顺丁烯二酰亚胺氮氧自由基自旋标记的牛和羊血清白蛋白,由于标记位点和标记物所处的周围环境不同,给出了两类ESR波谱:即强固定化作用型和弱固定化作用型。用0.5 mMHgCl_2预处理牛血清白蛋白,阻断其硫氢基以后再自旋标记,仅给出弱固定化型波谱。从而进一步证明强固定化作用型波谱主要来自标记在蛋白质深层中的硫氢基;弱固定化作用型波谱则来自标记在靠近蛋白质表层的非硫氢基团上。通过对羊血清白蛋白自旋标记以后,再用8M尿素破坏其氢键的试验,发现原样品中强固定化型的谱线消失,仅剩下三条弱固定化型谱线。表明自旋标记物对蛋白质构象变化的反应是十分灵敏的。文中,对两类ESR波谱用自旋哈密尔顿理论进行了描述。     

顺丁烯二酰亚胺氮氧自由基的合成及自旋标记的血清白蛋白

本文报道制备顺丁烯二酰亚胺氮氧自由基纯品的方法。本方法为Hamilton-McConnell 法的改进。在温和条件下,该化合物以共价键形式自旋标记到血清白蛋白的硫氢基和氨基等活性基团上。为利用自旋标记顺磁共振技术研究蛋白质分子的构象,提供了必要前提。经顺丁烯二酰亚胺氮氧自由基自旋标记的牛和羊血清白蛋白,由于标记位点和标记物所处的周围环境不同,给出了两类ESR 波谱:即强固定化作用型和弱固定化作用型。用0.5mMHgCl_2预处理牛血清白蛋白,阻断其硫氢基以后再自旋标记,仅给出弱固定化型波谱。从而进一步证明强固定化作用型波谱主要来自标记在蛋白质深层中的硫氢基;弱固定化作用型波谱则来自标记在靠近蛋白质表层的非硫氢基团上。通过对羊血清白蛋白自旋标记以后,再用8M尿素破坏其氢键的试验,发现原样品中强固定化型的谱线消失,仅剩下三条弱固定化型谱线。表明自旋标记物对蛋白质构象变化的反应是十分灵敏的。文中,对两类ESR 波谱用自旋哈密尔顿理论进行了描述。     

酶的定向固定化方法及其对酶生物活性的影响

固定化酶可以提高酶的稳定性,但通常酶通过酶分子上的多个赖氨酸残基随意固定在载体上,这样会使酶的活性显著下降,采用定向固定化酶不仅可以提高酶的稳定性,而且可以保存它的活性。综述了定向固定化酶的几种方法,比较了定向固定化和随意固定化对酶活性的影响。另外,还叙述了酶的活性位点结构变化的自旋共振波谱(EPR)检测。     

心肌肌钙蛋白Ⅰ的磷酸化与非磷酸化调节

由于心肌肌钙蛋白复合体Ⅰ亚基(Troponin Ⅰ,TnⅠ)特殊的分子结构,使其在心肌收缩过程中起"分子开关"的重要作用.心肌TnⅠ具有6个磷酸化位点,第23/24位丝氨酸残基可被蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶D(PKD)和蛋白激酶G(PKG)磷酸化,发挥正性肌力作用;第43/45位丝氨酸残基以及第144位酪氨酸残基可被蛋白激酶C(PKC)磷酸化,可能主要起负性肌力作用;蛋白激活激酶(PAK)磷酸化第149位丝氨酸残基后的作用尚待探明.另外,经蛋白水解酶calpain降解含磷酸化位点的片段,产生去磷酸化作用;亦可通过降解一些特定片段来改变TnⅠ空间构象,引起非磷酸化调节作用.     

米曲霉GX0011β-果糖基转移酶的化学修饰及活性中心研究

用化学修饰法及其修饰动力学对米曲霉GX0011β-果糖基转移酶的活性中心结构进行了研究。结果表明：NBS、PMSF、EDC能显著抑制酶的活性,底物对这些抑制有明显的保护作用,且残留酶活与修饰剂的浓度相关,抑制均符合拟一级动力学规律,进一步动力学分析,初步认定该酶活性中心包括至少一个丝氨酸（或苏氨酸）、一个色氨酸和一个天冬氨酸(或谷氨酸)残基。pCMB、TNBS能显著抑制酶的活性,但底物对抑制无明显保护作用,推断半胱氨酸和赖氨酸残基可能与维系酶活性中心构象有关,但不是酶活性中心基团。DEPC、AA和NAI对酶的活性抑制作用不明显,排除了组氨酸、精氨酸和酪氨酸残基是该酶活性中心必需基团的可能。     

金属硫蛋白与红细胞的相互作用

根据金属硫蛋白(MT)对标记在膜上的马来酰亚胺自旋标记物的ESR波谱的影响,研究了MT与红细胞膜的相互作用,发现不同种属的MT对膜构象的影响不同.体外实验表明,MT可以吸附在红细胞的表面,用CdCl₂诱导家兔,对血浆和红细胞溶血液中的MT组分进行色谱分离,发现血液中的MT主要存在于血细胞中.进而对血液MT的来源、分布及其重要的生物学意义进行了讨论.     

在不同物理化学条件下天花粉蛋白的圆二色性研究

用圆二色谱研究了天花粉蛋白在酸性和碱性溶液中的构象,并观察了在十二烷基磺酸钠(SDS)溶液中天花粉蛋白分子构象的变化,用Chen,Yang与Martinez等人的方法计算了各种条件下天花粉蛋白二级结构含量.结果表明:在很宽广的pH范围内(从pH2到pH12)分子构象基本上是稳定的.但是,在强碱性条件下即pH>12(室温)或pH11.5(40℃)螺旋含量显著减少.在碱性条件下,于250nm附近出现一新的CD带,它的强度与离解的酪氨酸残基个数呈线性关系,说明这一新带主要是由离解的酪氨酸残基产生的.     

粘质赛氏菌胞外蛋白酶的化学修饰

用九种化学修饰剂研究了粘质赛氏菌ＳｅｒｒａｔｉａＭａｒｃｅｓｃｅｎｓ４１００３（２）胞外蛋白酶分子中氨基酸侧链基团与酶催化活性的关系,结果表明组氨酸、丝氨酸、赖氨酸、精氨酸、谷氨酸及天冬氨酸等残基与酶活性无关;半胱氨酸残基与酶活性也无直接关系;而酪氨酸和色氨酸残基侧链的修饰引起酶活力大幅度下降,说明酪氨酸和色氨酸残基为酶活力必需．     

柞蚕抗菌肽D中精氨酸、赖氨酸和色氨酸等氨基酸残基的化学修饰

用不同的化学试剂修饰了柞蚕抗菌肽D分子中的色氨酸、精氨酸和赖氨酸等氨基酸残基。NBS修饰抗菌肽D,以及氨肽酶M对抗菌肽D作用的结果表明色氨酸残基对抗菌肽D抑制E.coli D31的作用影响不大。CHD和MLH对精氨酸和赖氨酸残基的修饰,导致抗菌肽D失去抑制E.coli的作用,但可逆地消除CHD和MLH的修饰作用后,抗菌肽D恢复了对E.coli D31的抑菌作用。这些结果初步认为,抗菌肽D抑菌作用与分子中的荷电性有关,改变了分子的电荷,也就同时失去了其抑菌功能。 此外,对精氨酸残基修饰的结果还表明,抗菌肽D的免疫原性与精氨酸残基有关。但是,抗菌肽D的免疫决定簇与其生物活性中心并不完全平行。     

正电性氨基酸残基K129对细菌视紫红质光循环动力学的影响

光驱动质子泵细菌视紫红质(bacteriorhodopsin, bR)是存在于嗜盐杆菌(Halobacterium salinarum)细胞膜上的一种七-跨膜蛋白,其视黄醛发色团与螺旋F上的赖氨酸216(K216)共价结合形成希夫碱。光激发后,视黄醛由全反式构型向13-顺式构型的异构化驱动蛋白进入光循环,在经历了一系列具有特定紫外吸收的光循环中间态后将质子由胞内泵出到胞外,形成质子梯度差驱动ATP酶合成ATP。荷正电的赖氨酸129(K129)是bR胞外界面上唯一的一个赖氨酸残基,它对胞外侧质子传输半通道氢键网络以及整个光循环的调控作用目前仍不甚明了。为弥补这一研究上的空白,本研究通过基因定点突变技术并结合紫外-可见光吸收光谱、动力学闪光光解光谱、酸碱滴定等手段,通过与重组表达的野生型bR的对比,深入探究不同极性的K129E和K129L突变对bR质子释放基团(proton release complex, PRC)的调制作用以及对整个光循环的影响。研究结果表明,K129作为胞外侧的荷正电性氨基酸残基,对于稳定质子释放基团的电荷和质子传输通道氢键网络具有重要的调控作用,直接影响着bR的光循...     

甘露聚糖酶Man23的化学修饰及活性必需基团测定

用化学修饰剂NEM、二甲基溴化锍、EDC、DEPC、TNM、对硝基苯乙二醛、PMSF、TNBS对芽孢杆菌B23产生的甘露聚糖酶M an23进行化学修饰,并测定修饰反应的动力学参数关系。结果显示半胱氨酸、色氨酸(1个)和谷氨酸(或天冬氨酸)残基(2个)是酶活性的必需基团;组氨酸、酪氨酸、精氨酸、丝氨酸和赖氨酸残基均为非必需基团。双向电泳结果显示酶蛋白分子具有一个链内二硫键(Cys90-Cys110)。荧光光谱测定结果显示该酶最大吸收峰为336 nm。底物作用导致酶的发射光谱发生蓝移,说明色氨酸残基位于酶蛋白分子内部的疏水区。     

米曲霉GX0011β-糖基转移酶的化学修饰及活性中心研究

用化学修饰法及其修饰动力学对米曲霉GX0011β-果糖基转移酶的活性中心结构进行了研究。结果表明：NBS、PMSF、EDC能显著抑制酶的活性,底物对这些抑制有明显的保护作用,且残留酶活与修饰剂的浓度相关,抑制均符合拟一级动力学规律,进一步动力学分析,初步认定该酶活性中心包括至少一个丝氨酸（或苏氨酸）、一个色氨酸和一个天冬氨酸（或谷氨酸）残基。pCMB、TNBS能显著抑制酶的活性,但底物对抑制无明显保护作用,推断半胱氨酸和赖氨酸残基可能与维系酶活性中心构象有关,但不是酶活性中心基团。DEPC、AA和NAI对酶的活性抑制作用不明显,排除了组氨酸、精氨酸和酪氨酸残基是该酶活性中心必需基团的可能。     

粘质赛氏菌胞外蛋白酶的化学修饰

用九种化学修饰剂研究了粘质赛氏菌Ｓｅｒｒａｔｉａ Ｍａｒｃｅｓｃｅｎｓ４１００３（２）胞外蛋白酶分子中氨基酸侧链基团与酶催化活性的关系,结果表明组氨酸、丝氨酸、赖氨酸、精氨酸、谷氨酸及天冬氨酸等残苈与酸活性无关;半胱拟定酸箕与酶活性 直接关系;而酪氨酸和色氨酸残基侧链的修饰引起酶活力大幅度下降,说明酪氨酸和色氨酸残基为酶活力必需。     

脂肪酸多相脂质体与癌细胞膜相互作用的ESR谱研究

用电子自旋共振(ESR)技术对液晶态多烯脂肪酸多相脂质体与癌细胞膜相互作用进行了研究. 并探讨了其在抑制和杀伤癌细胞过程中可能具有的生物学意义.实验发现：油酸多相脂质体的影响使自旋标记物在Ec腹水肝癌细胞膜上的强固定化作用减弱, 弱固定化作用增强,使自旋标记物运动自由度增加.亚油酸多相脂质体的影响使自旋标记物在乳腺癌细胞膜上的强固定化作用增强, 弱固定化作用减弱,使自旋标记物运动自由度受到限制.蓖麻酸多相脂质体的影响使自旋标记物在S₁₈₀实体瘤细胞膜上的强固定化作用增强, 弱固定化作用减弱,使自旋标记物运动自由度受到限制.结果表明,多烯脂肪酸多相脂质体作用于膜蛋白引起了膜蛋白构象的变化.     

抗坏血酸－Fe~（3＋）对牛红细胞铜锌超氧化物歧化酶氧化修饰作用

用抗坏血酸－Ｆｅ３＋作用于牛红细胞铜锌超氧化物歧化酶,发现酶分子中有羰基和二酪氨酸生成,天冬氨酸、谷氨酸和甘氨酸含量相对增加,而丝氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸和脯氨酸的含量相对减少,酶的部分亚基被降解成肽段,且肽链断裂与肽键水解无关,等电点下降。进一步研究发现金属辅基铜和锌丢失,酶的紫外吸收表现为增色效应,内源性荧光减弱,酶分子中β折叠含量有相对减少和无规则卷曲有相对增加趋势。以上结果提示抗坏血酸－Ｆｅ３＋使酶分子中部分氨基酸残基发生转化,肽链完整性破坏,酶的空间构象改变,最终导致酶催化功能下降．