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     

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     

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     

含铼重组液对部分缺失金属原子簇的钼铁蛋白的激活作用

棕色固氮菌(AzotobactervinelandiiLipmann)固氮酶MoFe蛋白经邻菲啉和空气处理后,成为部分缺失P_cluster和FeMoco的失活蛋白。与由Re2O7、高柠檬酸铁、Na2S和二硫苏糖醇(DTT)组成的无圆二色(CD)谱信号的重组液保温后,保温蛋白对乙炔和质子还原的活性都得以显著恢复;紫外和可见光CD谱虽有明显恢复,但仍与还原MoFe蛋白有所差异。这表明:1)保温的蛋白液中除含有未被邻菲啉等处理而破坏的完整MoFe蛋白外,还可能存在新组装的含Re的固氮酶;2)新组装的ReFe蛋白和MoFe蛋白可能在固氮能力上相似,而在结构上有所差别     

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     

含铬重组液激活部分缺陷失金属原子族的钼铁蛋白的研究

棕色固氮菌固氮酶相铁蛋白经邻菲罗啉和Ｏ２处理,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,激活蛋白中也话存在功能与钼铁蛋白相似,而结构则有所差异的含铬蛋白。     

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     

棕色固氮菌钼铁蛋白的金属原子簇与其构象的关系

棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）固氮酶钼铁蛋白的紫外ＣＤ谱在２０５—２３５ ｎｍ 出现由峰位分别为２０８ 和２２２ ｎｍ 的双负峰组成的负槽;经邻菲口罗啉在厌氧或有氧环境中处理后,在２２２ ｎｍ 的负峰随该蛋白中Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ 和ＦｅＭｏｃｏ 含量的降低而减少。在分别由Ｎａ２ＭｏＯ４、Ｎａ２Ｓ、二硫苏糖醇和高柠檬酸铁或柠檬酸铁组成的重组液重组后,上述两种处理蛋白在２２２ ｎｍ 的负峰又随其Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ和ＦｅＭｏｃｏ含量的恢复而恢复。表明,钼铁蛋白的金属原子簇与蛋白质构象间存在明显的相关性     

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。     

对与缺失铁钼辅基的固氮酶钼铁蛋白重组的原子簇的结构要求

棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）钼铁蛋白与邻菲口罗啉和Ｏ２ 保温并经凝胶柱层析后,成为部分缺失Ｐ－ｃｌｕｓｔｅｒ和ＦｅＭｏｃｏ 的失活蛋白。由３ 个－ ＯＣＨ３－ 连结于Ｍｏ原子间的２ 个１Ｍｏ∶３Ｆｅ∶４Ｓ结构单位组成的原子簇与４Ｆｅ∶４Ｓ原子簇的混合液,以及由ＫＭｎＯ４、高柠檬酸铁、Ｎａ２Ｓ和二硫苏糖醇组成的重组液均可使这种失活蛋白明显恢复Ｃ２Ｈ２ 还原活性,但都不能使可被ＦｅＭｏｃｏ 激活的ｎｉｆＥ和ｎｉｆＨ 基因缺失突变种及ＵＷ ４５的Ａｐｏ－ＭｏＦｅ 蛋白得到激活。表明,不能合成ＦｅＭｏｃｏ 的固氮菌突变种蛋白只能与具有ＦｅＭｏｃｏ相似或基本相似结构的原子簇进行体外重组,而部分缺失金属原子簇的钼铁蛋白能与具有一定结构和组成的原子簇进行体外重组,变为具有催化氮还原能力的各种固氮酶组分蛋白。     

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     

钼,铁,硫化合物激活曝氧的棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白的研究

曝氧后,棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)固氮酶钼铁蛋白的催化活性和圆二色信号都显著降低,而吸收光谱则显著增加。与钼、铁、硫化合物和二硫苏糖醇组成的重组溶液保温后,曝氢蛋白的圆二色信号和吸收光谱几乎完全恢复至天然状态的同时,乙炔还原活性也得到了显著的恢复,表明重组溶液可使曝氧蛋白中的 P-cluster和其它活性部位都得到了不同程度的修复。     

锰,铬和钼重组液及其与部分缺金属原子簇钼铁蛋白重组的比较研究

棕色固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒｖｉｎｅｌａｎｄｉ）钼铁蛋白经邻菲口罗啉和Ｏ２处理后,缺失一部分ＦｅＭｏｃｏ和Ｐｃｌｕｓｔｅｒ,并失去大部分活性。高柠檬酸铁、Ｎａ２Ｓ和二硫苏糖醇（ＤＴＴ）分别与Ｋ２ＣｒＯ４、ＫＭｎＯ４和Ｎａ２ＭｏＯ４按一定比例混合的具有不同颜色的重组液,均可显著激活失活的钼铁蛋白;然而,除ＤＴＴ可略提高失活蛋白的活性外,其它化合物或缺一、二种化合物的混合液均无激活能力。含９９Ｍｏ重组液与失活蛋白重组后的微分扰动角关联测定显示,该蛋白中的４１％的９９Ｍｏ的状态与克氏肺炎杆菌９９ＭｏＦｅ蛋白中的９９Ｍｏ相似,表明这种激活主要是以金属原子簇含量恢复为基础的。由此可推论出,含Ｍｎ或Ｃｒ的重组液,通过与失活钼铁蛋白重组得到含Ｍｎ或Ｃｒ的固氮酶是可能的。     

用酒石酸解离棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白获得的含钼铁组分

棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白结晶,经处理先后出现一个与福林试剂呈颜色反应的洗脱峰Ⅰ和一个与茚三酮试剂呈颜色反应的洗脱峰Ⅱ。洗脱峰Ⅰ、Ⅱ均含有钼和铁。钼和铁的洗脱峰位基本上与蛋白或肽的洗脱峰位相符合。 两个洗脱峰中的成分都能激活棕色固氮菌突变株UW45无细胞抽出物的非活性组分Ⅰ,比活分别为17.8和6.8毫微克分子乙烯/分/毫微克原子钼,并能在硼氢化钾存在下自身催化还原乙炔,比活分别为16.9和50.9毫微克分子乙烯/分/毫微克原子钼。 峰Ⅰ与峰Ⅱ的组成不同,峰Ⅰ是一种组分,峰Ⅱ是两种组分的混合物。峰Ⅰ组分是不同于固氮酶钼铢蛋白的一种蛋白质。洗脱峰Ⅰ组分的分子量是5000道尔顿,洗脱峰Ⅱ两种组分的分子量分别是2100和1850道尔顿。经测定,峰Ⅰ组分和峰Ⅱ中分子量为2100道尔顿的组分含有钼、铁。因此,通过酒石酸处理可以从上清液中得到两种含钼铁的组分。这两种组分的红外吸收光谱也是明显不同的。 酒石酸处理后的沉淀再用N-甲基甲酰胺抽提获得的组分,具有恢复棕色固氮菌突变株UW45乙炔还原活性的能力。经纸层析鉴定,与Shah法制备的铁钼辅因子相类似。     

棕色固氮菌固氮酶铁蛋白的提纯及其某些特性的研究

用DEAE-纤维素和凝胶过滤法,可将棕色固氮菌固氮酶铁蛋白组分提纯43倍,比活性述512毫微克分子NH3／毫克蛋白·分。用聚丙烯酰胺凝胶电泳检定,呈均一状态,不含色氨酸、钼。每分子铁蛋白含3．89个原子Fe,分子量约64,000。氨基酸组分分析结果表明,铁蛋白中酸性氨基酸含量为碱性氨基酸含量的一倍。在380—650毫微米区内有宽的吸收带,但无明显吸收峰。     

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     

缺失nifE的棕色固氮菌突变种MoFe蛋白的纯化及体外激活

经DEAE纤维素、Sephacryl S-300和Q．Sepharose柱层析分离纯化,从缺失nifE的棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种(DJ35)的无细胞粗提物中得到AnilE MoFe蛋白(△nilE Av1)。SDS凝胶电泳分析表明,△nilE Av1的亚单位种类和分子量分别与棕色固氮菌野生型(OP)MoFe蛋白(Av1)的α和β亚单位相似。当与固氮酶Fe蛋白(Av2)活性互补时,△nifE Av1不具有还原质子的能力,但从0P Av1中抽提的FeMoco却可使其激活。经过量的邻菲哕啉(o-phen)厌氧处理并经Sephadex G-25柱层析分离后,便得到△nilE Av1@。在同时存在Av2和MgATP发生系统的条件下,△nilE Av1@,而不是△nilE Av1,可为由KMnO4、高柠檬酸铁、Na2S、Na2S2O4和二硫苏糖醇组成的含Mn重组液(Rs-Mn)显著激活。但在缺少MgATP或Av2的条件下,RS-Mn则不能激活△nilE Av1@。这就表明,RS-Mn对△nilE Av1@的激活需要o-phen的预先处理及同时存在Av2和MgATP的这二个条件。     

紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata铁氧还蛋白(Ferredoxin)一些特性的研究

作者报导了(朱长喜等1980)从紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata N-3菌株中,分离纯化获得了聚丙烯酰胺凝胶电泳纯的铁氧还蛋白(Ferredoxin),通过对其生物活性、分子量的测定,铁、硫含量的化学分析以及电子自旋共振波谱(EPR)的研究,确认它是具有8Fe—8S簇活性中心结构的铁—硫蛋白。已知铁氧还蛋白的生物化学特性随它的来源有变化,因而表现它作为电子传递载体,在光合作用、生物固氮、氢代谢等方面的电子传递过程中,行使的功能也有差异(Rao和Hall 1977),为了进一步研究Rps.capsulata铁氧还蛋白的生理功能,我们测定了它的氨基酸组份,克分子消光系数以及与细菌载色体光合膜的结合状态等生化特性。     

钼铁蛋白铁钼辅因子的有机组分对其功能的影响

棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)固氮酶的钼铁蛋白经邻菲啰啉在厌氧或有氧环境中处理后,变为 P-cluster 单一缺失或 P-cluster 和 FeMoco 同时缺失的失活钼铁蛋白。含柠檬酸盐或高柠檬酸盐的重组液都使这两种失活蛋白能恢复固氮酶重组的 H~ 和 C_2H_2还原活性,活性恢复程度随反映钼铁蛋白中金属原子簇含量变化的圆二色和磁圆二色谱及金属含量的恢复程度的提高而提高,但它们固 N_2能力的恢复程度则不相同:P-cluster 单一缺失的蛋白用两种重组液重组后均可恢复其固 N_2能力,而 P-cluster 和 FeMoco 同时缺失的蛋白,只有用含高柠檬酸盐的重组液重组才恢复其固 N_2能力,表明含不同有机组分的重组液所组装的 P-cluster 均与天然状态相同,只有含高柠檬酸盐的重组液所组装的 FeMoco 才与天然状态相同,从而证明高柠檬酸盐是 FeMoco 的必需的有机组分。     

铁钼辅因子激活氧钝化钼铁蛋白的初步研究

棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)固氮酶钼铁蛋白氧钝化后,未断裂出任何含钼、铁原子的断片。用有机溶剂从钼铁蛋白中提取得到的铁钼辅因子(FeMoCo)可以激活被氧钝化了的钼铁蛋白,使其还原乙炔能力得到部分或完全恢复。这种激活作用的效率随着钼铁蛋白氧钝化程度的加深而降低。初步结果表明,氧钝化的钼铁蛋白中最先受到损伤的可能是 FeMoCo。如果氧钝化程度进一步加剧,其它部分也可能受到损伤。