辅酶Ⅰ及其类似物的质子核磁共振研究

在5mM浓度下,测定了NAD~ 、sNAD~ 、NMN~ 、sAMP和(sAMP NMN~ )混合物的化学位移与pH依赖关系。根据环流各向异性屏蔽效应,通过比较sNAD~ 与等量混合物(sAMP NMN~ )的对应碱基质子化学位移,以及比较sNAD~ 与NAD~ 的烟酰胺质子化学位移,发现在水溶液中的游离NAD~ 以pK_a3.88为转折,处于不同构象:在pH3.88以下,NAD处于伸展构象;在此值以上,NAD~ 处于折迭构象。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶激活和抑制状态的进一步研究

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶(FruP_2ase)在K~+存在下或经枯草杆菌蛋白酶或胰蛋白酶限制性酶解后,其中性pH的活力均有2倍或2倍以上增加。三种高活性形式的酶其紫外差光谱都同酶在尿素中的差光谱峰形基本一致。它们在受底物抑制的阈值、Mg~(2+)活化行为、K_m值、最适pH、同DTNB反应的能力以及巯基修饰后酶活力的变化等方面均有明显不同。说明三种高活性形式的酶构象呈松弛状态,但是在构象上是有差别的。受AMP抑制的酶2个快速反应巯基被DTNB修饰后,其pH7.5活力增加到对照酶活力的2.5倍,在这种条件下可反应的总巯基数为4,这时酶仍可保持在高活性状态。而底物抑制的酶,则观察不到快反应巯基,这种条件下,可反应的总巯基数为14。说明受AMP抑制的酶的构象比受底物抑制的酶的构象更为紧凑。     

蛇肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶的研究 Ⅲ.萤光衍生物的生成

蛇肌CM-Apo-GAPDH在NAD~ 存在的条件下,经紫外光照产生萤光衍生物。其校正发射光谱峰值在420nm,校正激发光谱呈三峰形,峰值在240nm、285nm、325nm。蛇肌GAPDH萤光衍生物生成的最适条件为:在pH7.6～8.0的缓冲液中光照8分钟,NAD~ 与酶克分子浓度的比值为60。用325nm激发、410nm发射的萤光滴定测NAD~ 与CM-GAPDH的结合,表明由于蛇肌GAPDH羧甲基化使NAD~ 与酶的结合所表现的负协同性变得弱得多。萤光衍生物A_(280)/A_(260)为1.61～1.63,相当于蛇肌GAPDH萤光衍生物每分子中的四个亚基含有二分子NAD~ ,蛇肌GAPDH萤光衍生物的生成也属于半位反应。     

利用~1H-NMR模拟谱研究二核苷酸A3′P(CH_3)5′A的构象性质

本文根据Altona等人的方法,在利用~1H-NMR模拟谱确定18℃、40℃、70℃三种温度下有关质子化学位移及偶合常数的基础上,分析了A3′P(CH_3)5′A的两种非对映异构体a和b的构象状态。它们与A3′P(OH)5′A相比发现:(1)在18℃时两个核糖环是S型构象占主要成分,并随温度升高S型构象成分增多;(2)磷酸骨架的扭角ε′和β′分别改变±15°及±4°;(3)在优势构象情况下,两个核糖环都部分重叠,而且A3′P(CH_3)5′A(a)的重叠程度比A3P′(CH_3)5′A(b)小;(4)腺嘌呤碱基都更倾向去堆积状态,而且随温度升高A3′P(CH_3)5′A(a)比A3′P(CH_3)5′A(b)有着更强的去堆积效应。     

利用~1H-NMR模拟谱研究二核苷酸A3′P(CH_3)5′A的构象性质

本文根据Altona等人的方法,在利用~1H-NMR模拟谱确定18℃、40℃、70℃三种温度下有关质子化学位移及偶合常数的基础上,分析了A3′P(CH_3)5′A的两种非对映异构体a和b的构象状态。它们与A3′P(OH)5′A相比发现:(1)在18℃时两个核糖环是S型构象占主要成分,并随温度升高S型构象成分增多;(2)磷酸骨架的扭角ε′和β′分别改变±15°及±4°;(3)在优势构象情况下,两个核糖环都部分重叠,而且A3′P(CH_3)5′A(a)的重叠程度比A3P′(CH_3)5′A(b)小;(4)腺嘌呤碱基都更倾向去堆积状态,而且随温度升高A3′P(CH_3)5′A(a)比A3′P(CH_3)5′A(b)有着更强的去堆积效应。     

利用~1H-NMR模拟谱研究二核苷酸A2′P(CH_3)5′A的构象性质

根据Altona等人的方法,在利用~1H-NMR模拟谱确定18℃、40℃、70℃三种温度下有关质子化学位移及偶合常数基础上,分析了A2′P(CH_3)5′A的两种非对映异构体(a)和(b)的构象状态。它们与A2′P(OH)5′A相比发现:(1)在18℃时两个核糖环是S型构象占主要成分,但随温度升高有的核糖环趋向于转化成N型构象;(2)磷酸骨架的扭角ε′和β分别改变±2°及±12°;(3)A2′P(CH_3)5′A(a)和(b)的两个核糖环均属部分重叠,并且前者的重叠程度小于后者;(4)随着温度升高,A2′P(CH_3)5′A(a)比A2′P(CH_3)5′A(b)有着更强的去堆积效应。     

利用~1H-NMR模拟谱研究二核苷酸A2′P(CH_3)5′A的构象性质

根据Altona等人的方法,在利用~1H-NMR模拟谱确定18℃、40℃、70℃三种温度下有关质子化学位移及偶合常数基础上,分析了A2′P(CH_3)5′A的两种非对映异构体(a)和(b)的构象状态。它们与A2′P(OH)5′A相比发现:(1)在18℃时两个核糖环是S型构象占主要成分,但随温度升高有的核糖环趋向于转化成N型构象;(2)磷酸骨架的扭角ε′和β分别改变±2°及±12°;(3)A2′P(CH_3)5′A(a)和(b)的两个核糖环均属部分重叠,并且前者的重叠程度小于后者;(4)随着温度升高,A2′P(CH_3)5′A(a)比A2′P(CH_3)5′A(b)有着更强的去堆积效应。     

正十六烷对节杆菌发酵产环磷酸腺苷的影响

溶氧在节杆菌发酵产环磷酸腺苷(c AMP)过程中起着重要作用。本研究中,笔者首先对4种氧载体(正癸烷、正十二烷、正十四烷和正十六烷)的最佳添加浓度和添加时间进行筛选。结果表明:在0 h添加2%(体积分数)正十六烷促进c AMP生产效果最佳。在5 L发酵罐中添加2%(体积分数)正十六烷后,细胞干质量(DCW)和c AMP产量分别达到10. 85 g/L和8. 87 g/L,比对照分别提高了19. 4%和23. 2%。氧载体的加入提高了发酵液中的氧传递系数(K_La),降低了胞内NADH/NAD~+比率以及胞内三磷酸腺苷(ATP)水平,而对关键酶的酶活影响不显著。     

龙虾肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶及其衍生物与NAD~+的结合

平衡柱层析法测得每分子龙虾肌羧甲基化甘油醛-3磷酸脱氢酶能结合3.9分子NAD~+,而每分子光照酶则只能结合2分子NAD~+。 由蛋白荧光淬灭法得到,在25℃、pH7.0的磷酸盐缓冲液中,全酶、羧甲基酶及光照酶与NAD~+结合时均呈负协同性。     

蛇肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶的研究——Ⅲ.萤光衍生物的生成

蛇肌CM-Apo-GAPDH在NAD~ 存在的条件下,经紫外光照产生萤光衍生物。其校正发射光谱峰值在420 nm,校正激发光谱呈三峰形,峰值在240 nm、285nm、325nm。蛇肌GAPDH 萤光衍生物生成的最适条件为:在pH7.6～8.0的缓冲液中光照8分钟,NAD~ 与酶克分子浓度的比值为60。用325nm 激发、410nm 发射的萤光滴定测NAD~ 与CM-GAPDH 的结合,表明由于蛇肌GAPDH 羧甲基化使NAD 与酶的结合所表现的负协同性变得弱得多。萤光衍生物A_(280)/A260为1.61～1.63,相当于蛇肌GAPDH 萤光衍生物每分子中的四个亚基含有二分子NAD~ ,蛇肌GAPDH 萤光衍生物的生成也属于半位反应。     

蛇肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶的研究——Ⅱ.蛇肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶和兔肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶稳定性的比较

本文比较了蛇肌GAPDH和兔肌GAPDH的稳定性。发现蛇肌Apo-GAPDH的热稳定性比兔肌Apo-GAPDH 和Holo-GAPDH 强。蛇肌Apo-GAPDH 的“熔点”为62.5℃。C,兔肌Apo-GAPDH 的“熔点”为52.5℃。55℃蛇肌Apo-GAPDH 的热失活速度比兔肌Apo-GAPDH 小得多,蛇肌Apo-GAPDH 活力损失一半的时间(t_(1/2)为1.2小时;兔肌Apo-GAPDH t_(1/2)为1.4分。Holo-GAPDH t_(1/2)为2.6分。热失活速度符合一级反应作图。底物存在热失活速度变小,NAD~ 对热失活的保护作用最大,当[NAD~ ]/[E]=240时,热失活速度蛇肌GAPDH 小32倍,兔肌GAPDH 小165倍,但蛇肌GAPDH 仍比兔肌GAPDH 稳定。蛇肌GAPDH 与兔肌GAPDH 的最适pH 相同,pH 稳定性蛇肌GAPDH 比兔肌GAPDH 强。蛇肌Apo-GAPDH 在pH4.9～9.4稳定,兔肌Apo-GAPDH 的pH 稳定范围在pH6.1～8.1。ATP 在0℃也引起蛇肌GAPDH 失活,失活速度比兔肌GAPDH 小。结果表明蛇肌GAPDH 比兔肌GAPDH 稳定性强、结构紧密、亚基间结合力强。     

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.     

一株螢光假单孢杆菌(Pseudomonas fluorescens)中6-磷酸葡萄糖脱氢酶对烟酰胺核甙酸辅酶的专一性

在一株萤光假单孢杆菌SM-102菌株中G-6-P脱氢酶能同时利用NADP~+和NAD~+作为氢递体,并非象以往文献所载在G-6-P脱氢酶催化G-6-P的氧化中所引起NAD~+的还原是由于烟酰胺核甙酸转氢酶的作用所致,这个结论是根据下列的试验结果: (一)经测定在细菌的无细胞抽提液中没有找到烟酰胺核甙酸转氢酶的存在。(二)电泳纯的酶制剂亦能同时利用NADP~+和NAD~+作为氢递体。(三)在酶的纯化过程中,G-6-P脱氢酶作用于NADP~+和NAD~+的还原速率比值始终保持在2左右。(四)G-6-P脱氢酶作用于过量辅酶的反应系统时,对NADP~+的还原速率约为NAD~+的二倍,但当NADP~+和NAD~+同时存在时,还原速率仍与NADP~+相等。作者对G-6-P脱氢酶能同时以NADP~+与NAD~+作为辅酶在糖代谢演化上的意义进行了讨论。     

蛇肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶的研究 Ⅰ.纯化和一些基本性质

用硫酸铵分级、DEAE-纤维素柱层析、羧甲基纤维素柱层析分离和纯化了蛇肌GAPDH。聚丙烯酰胺凝胶电泳和醋酸纤维素薄膜电泳均为一条带。用此法提纯的蛇肌GAPDH A_(280)/A_(260)为2.1,是Apo-GAPDH。在纯化的Apo-GAPDH中加入NAD~ 能够得到结晶。Sephadex G-150凝胶过滤法测得蛇肌GAPDH的分子量约为150,000。十二烷基硫酸钠凝胶电泳也为一条带,亚基分子量约为38,000。表明蛇肌GAPDH是由相同的四个亚基组成的。用Ferdinand法测得比活为100。蛇肌GAPDH的N-末端氨基酸为缬氨酸。每分子含巯基数、色氨酸和酪氨酸残基数分别为12、12和36。重量法测得蛇肌Apo-GAPDH消光系数E_(280)~(0.1%)为0.775;Holo-GAPDH的消光系数E_(280)~(0.1%)为1.02。蛇肌GAPDH对甘油醛-3-磷酸的米氏常数为1.67×10~(-3)M,对NAD~ 的米氏常数为1.11×10~(-4)M。NAD~ 与蛇肌Apo-GAPDH结合后有Racker带,每分子蛇肌GAPDH可结合4分子NAD~ ,酶与NAD~ 的结合表现为负协同性。蛇肌GAPDH的圆二色谱,近紫外区Apo-GAPDH在285nm处有一负峰,292nm、270nm处有肩。加入NAD~ 后负峰变大并且蓝移。NAD~ 的加入似乎影响了酪氨酸所处的微环境。远紫外区Apo-GAPDH在220nm处有一负峰,208nm处有一个肩;加入NAD~ 后,负峰值稍稍变大,但峰的位置和形状未变。表明蛇肌GAPDH中,含较多的β-折迭,较少的α-螺旋。NAD~ 的加入对二级结构影响不大。     

蛇肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶的研究 Ⅱ.蛇肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶和兔肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶稳定性的比较

本文比较了蛇肌GAPDH和兔肌GAPDH的稳定性。发现蛇肌Apo-GAPDH的热稳定性比兔肌Apo-GAPDH和Holo-GAPDH强。蛇肌Apo-GAPDH的“熔点”为62.5℃,兔肌Apo-GAPDH的“熔点”为52.5℃。55℃蛇肌Apo-GAPDH的热失活速度比兔肌Apo-GAPDH小得多,蛇肌Apo-GAPDH活力损失一半的时间(t_(1/2))为1.2小时;兔肌Apo-GAPDH t_(1/2)为1.4分。Holo-GAPDH t_(1/2)为2.6分。热失活速度符合一级反应作图。底物存在热失活速度变小,NAD~ 对热失活的保护作用最大,当[NAD~ ]/[E]=240时,热失活速度蛇肌GAPDH小32倍,兔肌GAPDH小165倍,但蛇肌GAPDH仍比兔肌GAPDH稳定。蛇肌GAPDH与兔肌GAPDH的最适pH相同,pH稳定性蛇肌GAPDH比兔肌GAPDH强。蛇肌Apo-GAPDH在pH4.9～9.4稳定,兔肌Apo-GAPDH的pH稳定范围在pH6.1～8.1。ATP在0℃也引起蛇肌GAPDH失活,失活速度比兔肌GAPDH小。结果表明蛇肌GAPDH比兔肌GAPDH稳定性强、结构紧密、亚基间结合力强。     

AMP经p38MAPK修复H_2O_2致卫星细胞损伤机制分析

目的:探索AMP修复H2O2损伤骨骼肌卫星细胞作用机制。方法:取新生大鼠后肢肌肉传代培养获取卫星细胞,用各浓度AMP修复卫星细胞建立0.1mmol/L H2O2化学损伤模型;同时研究24h、48h、72h的AMP对损伤细胞保护,使用MTT与Giemsa染色,DAPI+FITC+PI荧光染色及免疫细胞荧光抗体检测。结果:各浓度AMP对卫星细胞作用不同,0.3125、0.15625mg/mL对细胞有损伤;2.5mg/mL AMP溶液对细胞增值和化学损伤修复最明显,5、1.25mg/mL AMP增值和化学损伤修复其次;以24h优于48h、72h,同时AMP修复细胞随时间延伸逐渐降低。其机制:(1)提高AMP/ATP比率激活AMPK蛋白调节细胞生物合成和增值;(2)增强凋亡抑制因子Bcl-2、抑制凋亡促进因子Bax。结论:适当浓度AMP对细胞能增值并经p38MAPK信号通路修复H2O2损伤卫星细胞。     

胰岛素的核磁共振研究——苯丙氨酸共振峰的确定与测链构象

以同核相关二维谱(COSY),双共振技术,去(B_(23)-B_(30))一胰岛素(DOI)测定为基础,分析确定去锌猪胰岛素的三个重要的苯丙氨酸残基B_1 ,B_(24),B_(25)的400 MHz ~1H NMR共振峰及其在不同pH值时的侧链构象.发现在高pH值时,处于单体一单体聚合界面的苯丙氨酸B_(24)侧链构象变化最大.     

蛇肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶的研究——Ⅰ.纯化和一些基本性质

用硫酸铵分级、DEAE-纤维素柱层析、羧甲基纤维素柱层析分离和纯化了蛇肌GAPDH。聚丙烯酰胺凝胶电泳和醋酸纤维素薄膜电泳均为一条带。用此法提纯的蛇肌GAPDH A_(280)/A_(260)为2.1,是Apo-GAPDH。在纯化的Apo-GAPDH 中加入NAD~ 能够得到结晶。Sephadex G-150凝胶过滤法测得蛇肌GAPDH 的分子量约为150,000。十二烷基硫酸钠凝胶电泳也为一条带,亚基分子量约为38,000。表明蛇肌GAPDH 是由相同的四个亚基组成的。用Ferdinand 法测得比活为100。蛇肌GAPDH 的N-末端氨基酸为缬氨酸。每分子含巯基数、色氨酸和酪氨酸残基数分别为12、12和36。重量法测得蛇肌Apo-GAPDH 消光系数E_(280)~(0.1)%为0.775;Holo-GAPDH 的消光系数E_(280)~(01.)为1.02。蛇肌GAPDH 对甘油醛-3-磷酸的米氏常数为1.67×10~(-8)M,对NAD~ 的米氏常数为1.11×10~(-4)M。NAD~ 与蛇肌Apo-GAPDH 结合后有Racker 带,每分子蛇肌GAPDH 可结合4分子NAD~ ,酶与NAD~ 的结合表现为负协同性。蛇肌GA PDH 的圆二色谱,近紫外区Apo-GAPDH 在285nm 处有一负峰,292nm、270nm 处有肩。加入NAD 后负峰变大并且蓝移。NAD~ 的加入似乎影响了酪氨酸所处的微环境。远紫外区Apo-GAPDH 在220nm 处有一负峰,208nm 处有一个肩;加入NAD~ 后,负峰值稍稍变大,但峰的位置和形状未变。表明蛇肌GAPDH中,含较多的β-折迭,较少的α-螺旋。NAD~ 的加入对二级结构影响不大。     

大肠杆菌NAD+合成关键酶的克隆表达及发酵优化

【目的】烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD~+)在细胞基因表达、氧化还原反应、能量代谢以及调控细胞生命周期中具有重要的作用,其细胞内含量是能量效率的关键因素。强化辅因子合成策略,获得高产NAD~+菌株,对于NAD~+依赖型氧化还原反应的速率和调节相关生化合成途径的代谢流具有重要意义。【方法】首先通过内源性调节,对代谢途径中的关键酶基因进行强化,过量表达和共表达NAD~+合成途径中的关键酶基因pncB、nadD和nadE;其次,通过外源调节增加NAD~+前体物,优化诱导条件提高发酵过程中关键酶的表达量,增加NAD~+的合成量;最后在单因素优化试验的基础上,以NAD~+含量为响应值,采用Box-Bohnken试验设计方法,研究3个显著性影响因素相互作用对NAD~+积累量的影响,确定最佳的优化条件。【结果】根据关键酶基因强化策略,构建了7株重组菌,其中重组菌E.coli BL21/p ET-21a-nad E-pncB胞内NAD~+含量相比初始菌株E.coli BL21/pET-21a提高了405.2%。通过对该菌株诱导条件和NAD~+合成前体的优化,使用Design Expert 8.0分析实验数据,得出该重组菌株的最佳发酵条件为:诱导温度控制在15–20 oC,OD_(600)为0.6–0.8时添加IPTG 0.63 mmol/L、烟酸15.8 mg/L、诱导时长控制在24 h。NAD~+含量在最优条件下实验验证值可达43.16μmol/g DCW,与优化前相比提高了123.6%,与初始菌株相比提高了1029.8%。【结论】在大肠杆菌中共表达关键酶基因pncB和nadE,胞内NAD~+合成量明显增加,前体物以及诱导条件的外源调节使NAD~+积累量达到最佳优化值。实现了提高NAD~+含量的目标,胞内辅因子浓度的增加为提高生物催化效率奠定了可行性基础。     

蛋白质溶液中构象,构象组装及构象动态学

蛋白质结构与功能关系的研究一直是生物化学和分子生物学领域内的一个主要课题。蛋白质分子结构的最重要特点是它不仅有一定的化学结构,而且有特定的空间结构,即构象。蛋白质的功能与特定的构象紧密相关,而且在蛋白质发挥功能的过程中常常伴随有构象的动态变化过程。由于生物体内蛋白质发挥作用的环境是生理pH条件下的水溶液,因此研究蛋白质在溶液状态下的构象及构象变化,对阐明蛋白质结构与功能关系是至关重要的。