交联蛋白晶体技术及其应用

作为蛋白工程的一项突破性技术,交联蛋白晶体技术正受到广泛重视。蛋白晶体的交联形式不仅保留了蛋白的生物活性,而且显示了对热、极端pH和温度、有机溶剂和蛋白水解酶的更高稳定性。本文介绍交联蛋白晶体的制备和特性及其在生物医学、有机合成、环境催化和色谱分析中的应用 。     

溶菌酶晶体及其交联技术的研究进展

在结晶蛋白中,溶菌酶成为一种典范,是一种模型蛋白.在不同的环境中,通过调变各项反应条件,可以实现对不同晶系溶菌酶晶体形貌、结构的控制并进行最优化,然后对其进行交联,讨论其反应机理.所采用的方法还能扩展到其他类型蛋白质晶体中,为设计和制备具有优良应用性能的不同形貌的蛋白晶体及交联晶体材料奠定基础,必将大大促进蛋白晶体材料在我国生物材料应用方面的研究.     

化学修饰--提高酶催化性能的重要工具

讨论了化学修饰对酶的稳定性、有机溶剂溶解性、特殊条件下的活性和选择性的影响。对常见的和近期出现的酶修饰技术,包括交联酶晶体、酶蛋白侧链功能基共价修饰、酶蛋白表面修饰、结合定点突变的化学修饰、通过酶活性位点氨基酸原子置换进行化学突变等方法作了重点阐述。     

蛋白质结构与相互作用研究新方法——交联质谱技术

蛋白质的空间结构信息以及蛋白质间的相互作用信息对于研究蛋白质的功能有重要意义.研究蛋白质结构与相互作用的传统技术,如核磁共振技术、X射线晶体衍射技术等,对于蛋白质的纯度、结晶性和绝对量均有比较高的要求,限制了其广泛应用.交联质谱技术是近十多年来发展起来的新技术,它将质谱技术与交联技术相结合,在研究蛋白质结构与相互作用方面具有速度快、成本小、蛋白质各方面性状要求低等优势.本文就交联质谱技术各个环节的技术方法加以综述,包括交联质谱实验分离富集技术、常见交联剂特性、交联质谱数据库搜索算法、结果验证研究和交联质谱技术的应用等方面,并展望了该研究方向未来的发展.     

交联酶聚集体--一种无载体酶固定化方法

对一种崭新的无载体酶固定化技术——交联酶聚集体(Cross-linked Enzyme Aggregates,CLEAs)技术进行了文献综述。CLEAs技术是一种将蛋白质先沉淀后交联形成不溶性的、稳定的固定化酶。研究结果显示其活性和稳定性可与交联酶晶体(Cross-linked Enzyme Crystals,CLECs)技术相媲美。由于其制备不需要复杂耗时的结晶、纯化步骤,一般实验室都能实行,因而更有利于研究和应用的普及。该文就CLEAs的制备、在水溶液中的活性和稳定性在有机溶剂中的活性和作用机理及研究进行了介绍讨论。     

脂肪酶的固定化新技术

脂肪酶已被广泛应用于有机相催化体系中的水解、酯化和转酯反应,其固定化技术是得以工业化应用的关键因素。简要介绍了最新发展的几种固定化技术即交联酶晶体、硅基质包埋、脂质包被、共价固定、ＣＬＡｓ固定化等方法。     

压电免疫传感器的表面固定方法

抗原／抗体在石英晶体电极表面固定而不丧失其活性是压电免疫传感器成功的关键,直接影响到它的灵敏度和可重复性等性质。本文分别从固定抗体和抗原的角度介绍了压电免疫传感器表面固定方法。并对戊二醛交联法、自组装单层膜法(SAMs)、蛋白A固定法做了较深入和详细的介绍,展望了其以后的发展前景。     

孕烷X受体配体结合结构域蛋白晶体的X线衍射结构解析

目的:利用X线衍射技术解析孕烷X受体(PXR)配体结合结构域(LBD)蛋白晶体的3维结构。方法:对PXR蛋白LBD(130~434氨基酸残基)序列进行密码子优化并化学合成后克隆至pRSFDuet-1表达载体,再将载体导入大肠杆菌BL21(DE3),对PXR-LBD蛋白进行原核表达与分离纯化;采用晶体筛选试剂盒筛选蛋白结晶条件,采用悬滴法获得目标蛋白的晶体;对获得的蛋白晶体进行X线晶体衍射检测,并收集相关数据建立PXR-LBD的三维结构。结果:获得了PXR-LBD的高质量晶体并利用X线衍射解析了该蛋白质晶体的结构数据,使用Phenix.refine软件和COOT软件等对结构进行修正,最终获得了高分辨率的3维结构数据。结论:完成了孕烷X受体配体结合结构域蛋白晶体的X线衍射结构解析,为研究和开发PXR相关药物奠定了基础。     

条斑紫菜R-藻红蛋白荧光探针制备条件优化

通过化学方法使条斑紫菜R-藻红蛋白与抗体进行交联以制备荧光探针, 并对制备条件进行优化。首先采用异双功能试剂SPDP (N-琥珀酰亚氨基-3-2-吡啶基二硫丙酸醇)和DTT（二硫苏糖醇）分别使 R-PE(R-藻红蛋白)衍生化、IgG（单克隆抗体）巯基化, 其次测定了SPDP与R-PE不同摩尔比对R-PE衍生化的影响、DTT与IgG不同摩尔比对IgG巯基化的影响, 结果表明：SPDP与R-PE的最佳摩尔比为40：1, DTT与IgG的最佳摩尔比为500:1。在此基础上, 建立了R-PE与IgG交联的制备技术, 并应用全波长扫描吸收光谱、电泳分析和荧光显微镜观察等监测和分析技术, 证实了藻红蛋白与抗体已成功交联形成了复合物。     

TACO cDNA的克隆、表达及TACO的F肌动蛋白交联作用

为进一步研究TACO(tryptophan-aspartate-containing coat protein)的性质、功能及它与肌动蛋白之间的相互关系,利用逆转录PCR技术扩增出TACO的cDNA序列,并将其克隆到pGEX2T表达质粒上.重组表达质粒pGEX2TTACO在宿主菌BL21中得到稳定表达.表达产物经GlutathioneSepharoseTM亲和纯化得到融合蛋白GSTTACO.肌动蛋白纤维(Factin)结合共沉淀实验证明,融合蛋白GSTTACO保持了天然TACO蛋白的F肌动蛋白结合活性.利用肌动蛋白纤维交联(Factincrosslinking)实验和电镜技术发现,纯化后的GSTTACO蛋白具有交联肌动蛋白纤维并将其捆聚成束的能力.实验结果表明TACO很可能起组织者的作用,通过与肌动蛋白纤维的交联,将肌动蛋白纤维捆聚成束从而形成新的肌动蛋白细胞骨架.     

作为人造极端酶的交联酶晶体

作为人造极端酶的交联酶晶体林影卢荣德郭勇（华南理工大学生物工程系,广州５１０６４０关键词交联酶晶体极端酶酶作为生物催化剂,催化效率高,立体选择性和底物专一性强,是普通化学催化剂所不可比拟的。然而,在酶的应用过程中还有很多令人不满意之处,如在环境中常常...     

压电免疫传感器固定方法

抗原抗体在石英晶体电极表面固定而不丧失其活性是压电免疫传感器成功的关键,直接影响到它的灵敏度和可重复性等性质。介绍了压电免疫传感器传统的表面固定方法:主要有戊二醛交联法、自组装单分子膜法(SAM)、蛋白A固定法;以及国内外最新研究的不需通常固定化步骤的方法,主要是压电凝胶免疫分析法(LEPIA)和PEG压电凝胶分析法,并对这些方法的发展前景做了展望 。     

小鼠晶体蛋白质组的双向电泳和质谱鉴定研究

目的应用双向电泳和质谱技术研究5周龄小鼠晶体蛋白质组。方法提取小鼠晶体总蛋白,进行固相pH梯度（IPG）等电聚焦双向电泳,胶体考马斯亮蓝R-250染色,使用PDQuest7．30图像分析软件分析电泳图像。选择主要蛋白点胶上酶解,应用基质辅助激光解析电离飞行时间／飞行时间（MALDI—TOF／TOF）仪器进行串联质谱（MS／MS）鉴定。结果上样量为882μg和190μg时,分别检测370±41蛋白点（n=3）和57±5个蛋白点（n=3）。高上样量能够较好地分离晶体低丰度蛋白,如念珠状纤维结构蛋白BFSP;低上样量可很好地分离高丰度蛋白-晶体蛋白（包括αA、αB;βA1～βA4;βB1～βB3;γA～γF和γS等）。质谱鉴定得到1种细胞骨架蛋白和16种高丰度晶体蛋白。结论双向电泳和质谱技术有效考察了晶体总蛋白质,为分析白内障形成过程中蛋白质的表达改变提供了新的方法和途径。     

固氮酶锰铁蛋白的晶体生长

从以Mn代钼的固氮培养基中固氮生长的固氮菌（Azotobacter vinelandii Lipmann）突变种UW3中分离纯化的MnFe蛋白,在一定的结晶条件下,可从溶液中析出深棕色的短斜四棱柱晶体。Tris和Hepes缓冲液、NaCl、MgCl2和PEG的浓度及结晶方法等,对该蛋白的出晶率、晶核数目、晶体大小和质量均有明显的影响,PEG浓度的改变还可使该蛋白晶体的晶型发生变化。MnFe蛋白结晶所需的上述化合物的最适浓度与缺失nifZ固氮菌突变种△nifZ MoFe需的最适浓度有所不同。ＳＤＳ凝胶电泳表明,晶体溶解的蛋白与结晶前的MnFe蛋白基本相同。结果表明：该晶体为MnFe蛋白的晶体。     

辣椒疫霉PcCRN20-C蛋白的表达纯化及结晶 *

CRN(crinkling and necrosis-inducing protein)为疫霉菌在与寄主互作过程中分泌的一类特有胞质效应因子,干扰寄主细胞正常的生理代谢和功能。采用PCR法从辣椒疫霉LT1534菌株cDNA中克隆PcCRN20-C基因。该基因序列长783bp,编码261个氨基酸。构建重组表达载体,并转化大肠杆菌BL21(DE3)。在优化条件下诱导表达重组蛋白,利用Ni-NTA金属螯合层析、离子交换层析、分子筛层析和胰蛋白酶酶解技术获得高纯目的蛋白,SDS-PAGE分析表明,蛋白质分子量约为25kDa。采用座滴气相扩散法进行晶体制备和筛选,成功获得了蛋白质晶体,并通过X-射线衍射仪收集了晶体衍射花样。结合蛋白质晶体学方法,获得了有衍射的辣椒疫霉PcCRN20-C蛋白晶体,为进一步研究CRN蛋白的结构与病原菌致病机制提供参考资料。     

辣椒疫霉PcCRN20-C蛋白的表达纯化及结晶

CRN(crinkling and necrosis-inducing protein)为疫霉菌在与寄主互作过程中分泌的一类特有胞质效应因子,干扰寄主细胞正常的生理代谢和功能。采用PCR法从辣椒疫霉LT1534菌株c DNA中克隆PcCRN20-C基因。该基因序列长783bp,编码261个氨基酸。构建重组表达载体,并转化大肠杆菌BL21(DE3)。在优化条件下诱导表达重组蛋白,利用Ni-NTA金属螯合层析、离子交换层析、分子筛层析和胰蛋白酶酶解技术获得高纯目的蛋白,SDS-PAGE分析表明,蛋白质分子量约为25kDa。采用座滴气相扩散法进行晶体制备和筛选,成功获得了蛋白质晶体,并通过X-射线衍射仪收集了晶体衍射花样。结合蛋白质晶体学方法,获得了有衍射的辣椒疫霉PcCRN20-C蛋白晶体,为进一步研究CRN蛋白的结构与病原菌致病机制提供参考资料。     

固氮酶铬铁蛋白的晶体生长

在合适的结晶条件下 ,从含Cr无氨培养基中生长的固氮菌 (AzotobactervinelandiiLipmann)突变种UW3 中纯化出的CrFe蛋白可从溶液中析出深棕色斜四棱柱晶体 ,晶体最大的两条对角线长度分别可达 0 .2 5mm和 0 .12mm。PEG 80 0 0、MgCl2 、NaCl、Tris和Hepes缓冲液的浓度及结晶方法等对该蛋白的出晶率、晶核数目、晶体大小和质量都有明显影响。CrFe蛋白结晶所需的上述化合物的最适浓度与在Mn中生长的固氮菌突变种UW3 的MnFe蛋白和缺失nifZ固氮菌突变种的ΔnifZMoFe蛋白结晶所需的最适浓度有所不同。结果表明 ,该蛋白晶体可能为CrFe蛋白的晶体     

固氮酶铬铁蛋白的晶体生长

在合适的结晶条件下,从含Cr无氨培养基中生长的固氮菌(Azotobacter vinelandii Lipmann)突变种UW3中纯化出的CrFe蛋白可从溶液中析出深棕色斜四棱柱晶体,晶体最大的两条对角线长度分别可达0.25 mm和0.12 mm.PEG 8000、MgCl2、NaCl、Tris 和Hepes 缓冲液的浓度及结晶方法等对该蛋白的出晶率、晶核数目、晶体大小和质量都有明显影响.CrFe蛋白结晶所需的上述化合物的最适浓度与在Mn中生长的固氮菌突变种UW3的MnFe蛋白和缺失nifZ固氮菌突变种的ΔnifZ MoFe蛋白结晶所需的最适浓度有所不同.结果表明,该蛋白晶体可能为CrFe蛋白的晶体.     

无载体酶稳定化——交联酶晶体

本文涉及到无载体稳定化问题,介绍无载体稳定化新方法－交联酶晶体（Ｃｒｏｓｓ－ＬｉｎｋｅｄＥｎｚｙｍｅＣｒｙｓｔａｌｓ,ＣＬＥＣｓ）它是近年发展起来的新型酶晶体催化剂,具有酶的一般特性,催化活性和选择性高,在温和条件下反应等,又具有非均相化学催化剂的操作稳定性高,易回收利用的特点,ＣＬＥＣｓ技术是将酶结晶技术和化学交联技术结合,提高酶抵抗极端条件以及有机溶剂中的稳定性,并广泛适应于各种各样的蛋白质及     

大肠杆菌L-酒石酸脱氢酶b亚基体外分子交联

通过PCR技术扩增大肠杆菌L-酒石酸脱氢酶b亚基(L-tartrate dehydratase beta subunit, TtdB)野生型与Cys/Ser突变型目的基因, 构建带6×His标签的诱导型表达载体pTrcHisC-TtdB。重组蛋白以包含体形式存在, 应用TALON固定化金属亲和树脂(Immobilized metal affinity chromatography, IMAC)以变性的方法纯化, 通过分步透析逐步去除变性剂的方法复性, 复性率可达70%。将复性后的两种蛋白通过热诱导去折叠和氧化重折叠方法进行体外蛋白质分子交联实验。SDS-PAGE分析表明: 野生型TtdB在其变性的临界温度反应时, 出现交联二聚体和多聚体; 在氧化重折叠后SDS-PAGE前加入100 mmol/L DTT时, 交联强度明显减弱。这种DTT打不开的交联即为异肽键交联; 若在其氧化重折叠反应液中加入DTT则没有任何交联。突变型TtdB在与野生型TtdB相同的热诱导去折叠条件下, 完全没有二聚体和多聚体的形成。