蛋白酶及其抑制剂关键活性位点研究进展

蛋白酶广泛存在于生物体中,参与分解蛋白质,维持生物体正常的生命活动.蛋白酶抑制剂通过与蛋白酶活性位点结合调控靶蛋白酶活性,从而影响蛋白质代谢.蛋白酶及其抑制剂关键氨基酸的突变,可以影响其生理功能、稳定性、催化活性、抑制特异性等.通过挖掘自然界蛋白酶及其抑制剂的各种突变体,分析它们的关键活性位点,并运用蛋白质工程手段改造...     

用于植物光系统Ⅱ蛋白酶检测的活性染色方法

采用分离胶中加入0.25%明胶作为底物的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,对光系统Ⅱ颗粒及其1 mol/L NaCl抽提液中存在的蛋白酶进行了分离、活性检测和部分性质分析.在PSⅡ颗粒的1 mol/L NaCl抽提液中检测到有6条酶带存在,分子质量分别为34、37、50、54、58和68 ku.初步分析了还原剂、离子强度等对蛋白酶活性的影响.此方法分离与检测同步,具有灵敏度高、方便等优点.     

家蝇半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因MdCPI的克隆、表达及活性检测

半胱氨酸蛋白酶抑制剂是具有抑制半胱氨酸蛋白酶活性的一类蛋白超家族。本研究根据EST序列信息,通过RACE技术克隆得到1条家蝇Musca domestica半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因MdCPI,该基因含有1个357 bp开放阅读框,编码118个氨基酸残基,推导的多肽N端17个氨基酸残基为信号肽序列。同源分析表明,MdCPI 氨基酸序列与红尾肉蝇Sarcophaga crassipalpis的CPI相似性最高（identity=51%）。以邻接法（NJ）构建的系统树表明,家蝇与其他双翅目昆虫CPI起源于共同的祖先,属于I25A型蛋白家族。为了解家蝇CPI对半胱氨酸蛋白酶的抑制活性,构建pET-17b-MdCPI表达载体,并转入大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）进行重组表达。研究发现1 μg重组家蝇CPI能够抑制约14 μg木瓜蛋白酶的水解活性。结果表明MdCPI确属CPI家族,可能同其他家族成员具有相似的功能,参与免疫及生理调控。这些结果为研究MdCPI在家蝇体内作用机制奠定了基础。     

中华鲟半胱氨酸蛋白酶抑制剂在毕赤酵母中的表达和活性分析

为研究鱼类半胱氨酸蛋白酶抑制剂（Cystatin）的功能并探索其在水产加工和病害防治中的应用潜力,将PCR改造后的编码成熟肽中华鲟（Acipenser sinensis）cystatin 基因亚克隆到毕赤酵母整合型表达载体pPICZαA,氯化锂法转化毕赤酵母菌株GS115,构建表达cystatin的酵母基因工程菌。经甲醇诱导、SDSPAGE检测培养基上清液,表明中华鲟cystatin在毕赤酵母中实现了高效表达,重组cystatin表达量约为215mg·L^-1。纯化后重组蛋白纯度达94.2%。生物活性检测结果表明,1μg重组中华鲟cystatin约能抑制15μg木瓜蛋白酶的水解活性。     

一种新的测定蛋白激酶活性的方法：毛细管电泳测定蛋…

建立了以毛细管电泳为基础的测定蛋白激酶Ａ活性的新方法,可作为激酶测活的通用方法。此法基于底物及其磷酸化产物很容易在毛细管电泳中分开,且酶活力可用积分值计算。同时又发发展了连续井样技术,能在一次电泳中同时进行１０个以上的酶活性测定。新方法操作简单,灵敏度和精确性均优于常规的同位素法。     

一种苦荞麦种子蛋白酶抑制剂的纯化、特性及其抗虫活性

蛋白酶抑制剂广泛存在于生物体内, 是自然界含量最为丰富且具有一定防御作用的蛋白种类之一. 本文采用离子交换层析和凝胶层析等方法,从苦荞麦种子中分离出一种胰蛋白酶抑制剂（TBTI-Ⅱ）. SDS-PAGE分析表明,TBTI Ⅱ的分子量约9.0 kD,由80个氨基酸残基组成,分子中含有较多的 Glu, Asp 和Arg. TBTI-Ⅱ具有较高热稳定性.当在100℃加热处理10 min后,仍保留有67.6%的抑制剂活性. 动力学测定显示,来自苦荞麦中的TBTI-Ⅱ对胰蛋白酶的抑制作用常数(Ki)为1.01×10－4 mol/L. 另外,将含有不同活力单位的苦荞麦蛋白酶抑制剂掺入到棉铃虫的饲料中进行饲养试验显示,TBTI-Ⅱ具有明显的抑制棉铃虫生长的作用. 这些结果表明,来自苦荞麦种子中的小分子蛋白酶抑制剂可能是一种潜在的抗虫因子.     

水稻巯基蛋白酶抑制剂的分子修饰与其对稻瘟病菌的抑制作用

水稻巯基蛋白酶抑制剂（ＣＰＩ）经用二硫苏糖醇,对氯汞苯甲酸和碘乙酸修饰后,对木瓜蛋白酶的抑制活性并无改变;用Ｎ－乙基顺丁烯二酰亚胺与ＣＰＩ反应,可以测出ＣＰＩ分子内有１９个巯基被修饰,被修饰后,抑制活性仍无改变,表明水稻ＣＰＩ的抑制活性不需要巯基参与;应用Ｎ－溴代丁二酰亚胺与ＣＰＩ反应,可测出ＣＰＩ分子内有２个Ｔｒｐ被修饰,修饰后,抑制活性全部丧失,表明Ｔｒｐ是保持抑制活性所必需的基团。水稻巯基蛋白酶抑制剂和丝氨酸蛋白酶抑制剂对稻瘟病菌丝体的生长均有抑制作用,但后者的抑制作用比前者更强,若将两种抑制剂混合使用,则对稻瘟病菌丝体的抑制作用非常强烈;当抑制剂加入量达７２μｇ时,即可产生明显的抑制作用。     

蛋白酶抑制剂对绿豆象幼虫中肠蛋白酶活性的影响

为明确蛋白酶抑制剂对绿豆象幼虫中肠蛋白酶活性的影响,采用室内人工接虫和生化测定的方法,研究了在离体条件和饲喂条件下4种蛋白酶抑制剂对绿豆象幼虫中肠蛋白酶的抑制作用,并测定了绿豆象幼虫取食不同含量的绿豆胰蛋白酶抑制剂(MBTI)的人工绿豆后,其中肠内总蛋白酶、类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活性的变化.结果表明:在离体条件下,供试4种蛋白酶抑制剂对绿豆象幼虫总蛋白酶、类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活性均有明显的抑制作用,且浓度越大,抑制效果越显著,其中以20μg·mL^-1的MBTI对3种酶活性的抑制效果最强,3种酶活性分别比对照降低了62.5%、41.2%和38.7%,而卵粘蛋白抑制剂(OI)抑制效果最弱.绿豆象幼虫取食含不同抑制剂的人工绿豆后,中肠内3种酶活性也均受到一定的抑制作用,取食后随龄期的延长,3种酶活性有所升高但仍显著低于对照,且以MBTI的抑制作用最强.当绿豆象幼虫取食不同含量MBTI的人工绿豆后,随MBTI含量的增加,对总蛋白酶活性和类胰蛋白酶活性的抑制作用均逐渐增强,但对类胰凝乳蛋白酶活性的抑制作用并不显著,只有当MBTI含量达20%时,对类胰凝乳蛋白酶活性才表现出明显的抑制作用.     

一种水稻蛋白酶抑制剂基因的克隆及其结构分析

参照水稻蛋白酶抑制剂部分氨基酸序列 ,利用水稻偏爱密码子设计引物 ,经 PCR扩增 ,从我国水稻 (Oryza sativa)品种“中花 8号”中克隆到一个长 40 8bp的基因。序列测定和分析表明 ,克隆到的是一个未见报道的新的水稻蛋白酶抑制剂基因 ,该基因编码了一个由 1 33个氨基酸组成 ,具有重复双功能结构域和以抑制胰蛋白酶为主的活性中心的包曼 -伯克 (Bowman- Birk)型蛋白酶抑制剂 ,该基因推导的氨基酸序列与大麦、小麦、豆类等的某些蛋白酶抑制剂的氨基酸序列具有较高的同源性 ,与该家族的水稻的一种胰蛋白酶抑制剂氨基酸全序列同源性高达 75%。     

慈菇蛋白酶抑制剂A和B的活性中心探讨

慈菇蛋白酶抑制A和B（APIA和APIB）是一种双头多功能抑制剂。它们的一级结构和cDNA序列已经被阐明。为了找到它们的活性中心,利用定点诱变的方法将APIB中根据与其他抑制剂家族的序列比较所推断的可能的活性中心残基;Lys^44,Arg^76和Arg87分别用Pro替代,所得到的突变基因分别在酵母分泌体系中得到了表达,与天然的APIB相比,K^44P-APIB对脂蛋白酶的抑制活力没有改变;而R^76P-APIB和R^87P-APIB对胰蛋白酶的抑制活力都分别下降了一半,由原料的抑制两分子变成了一分子,表明Arg^76和Arg^87分别是APIB的两个活性中心残基,而Lys^44则不是,为了证实以上结论,进一步制备了另外3种突变体（K^44P-R^76P-APIB,K^44P-R^87P-APIB,R^76P-R^87P-APIB)。在每个突变体中,3个可能的活性位点中只保留1个,有关的抑制活力测定表明,K^44P-R^76P-APIB(只保留Arg^87)和K^44P-R^87P-APIB(只保留Arg^76)分别只抑制一分子胰蛋白酶,而R^76P-R^87P-APIB(只保留Lys^44)对胰蛋白酶基本不抑制,从而肯定了以上结论,经过测定,两个突变体K^44P-R^87P-APIB对胰蛋白酶的抑制常数Ki分别是0.39nmol/L和0.47nmol/L。突变体R^87L-APIB(APIA中87位是Leu)丧失了接近一半的胰蛋白酶抑制活力,但同时对胰凝乳蛋白酶的抑制活性由原来的基本不抑制变成和APIA相同的可以抑制一分子,证明了Leu^87是APIA的抑制胰凝乳蛋白酶的活性中心位点。     

A Fast Method to Estimate Kinetic Constants for Enzyme Inhibitors

We present a method to determine the reaction type and kinetic constants for enzyme inhibitors that decreases the number of experimental assays by at least a factor of five. It is based on a new theoretical formalism in terms of concentrations that dismisses the requirement of estimating initial velocities. Expressions for the time evolution of the concentrations of all the reactants are also given.     

一种利于蛋白质回收的快速SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳染色-脱色方法

在实践基础上摸索出一种快速并有利于蛋白质回收的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳染色-脱色方法：经常用的考马斯亮蓝R-250染色液短暂染色后直接用250 mmol/L KCl溶液脱色.这种方法染色-脱色的清晰程度与常规的染色-脱色方法接近,而且能使蛋白质回收率提高三倍多.     

Proteinase Inhibitors in Plant Seeds

The proteinase inhibitors I (R-I) and III (R-III) isolated from Japanese radish seed were characterized in terms of their N-terminal amino acids, amino acid composition and reacting groups. The amino acid composition of two proteins differed from each other, while histidine, methionine and tryptophan contents were all low. N-Terminal amino acids of these inhibitors determined by Edman degradation were the same; valine.

By modifying free amino groups in the inhibitors with trinitrobenzenesulfonic acid, R-III was greatly inactivated in proportion to the modification of amino groups, but the activity of R-I was not affected.

However, modification of arginyl residues of R-I by cyclohexanedione reduced its activity. These results indicate that R-I is an arginine-type and R-III is a lysine-type inhibitor.     

慈菇蛋白酶抑制剂研究进展

蛋白酶抑制剂是一类能够抑制蛋白水解酶活性的物质。根据它们抑制的蛋白酶类型可分为丝氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、和金属蛋白酶抑制剂[1] 。由于它们能抑制昆虫肠道内以及一些病原微生物体内的蛋白酶[2～ 6 ] ,因此蛋白酶抑制剂在植物对昆虫和病原体的侵染防御系统中具有重要的作用。慈菇蛋白酶抑制剂Ａ、Ｂ是从慈菇球茎中分离纯化的双头多功能蛋白酶抑制剂 ,除了具备其他蛋白酶抑制剂在抗虫抗病方面的特点外 ,还有很多独特的优点。如 ,含量丰富、比活力高而且稳定 ;广谱性强 ;对胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、激肽释放酶等多种蛋白酶有较强的抑…     

Kazal型蛋白酶抑制剂结构与功能研究进展

蛋白酶抑制剂广泛存在于生物体内,在许多生命活动过程中发挥必不可少的作用,特别是对蛋白酶活性进行精确调控。其中Kazal型蛋白酶抑制剂是最重要的、研究最为广泛的酶抑制剂之一,该类抑制剂一般由一个或几个结构域组成,每一个结构域具有保守的序列和分子构象,同时发现该类抑制剂与蛋白酶作用的结合部位高度易变,它们大多数暴露于与溶剂接触的环上,其中P1部位是抑制作用的关键部位,抑制剂的专一性由P1部位氨基酸残基的性质决定,其它残基取代结合部位残基对抑制剂-酶的结合常数有显著的影响。Laskowski算法可直接从Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂的序列推测其与6种丝氨酸蛋白酶之间的抑制常数(Ki)。目前在生物体内发现大量的Kazal型蛋白酶抑制剂,并证实其有重要的生物学功能。     

蛋白酶抑制剂及其在抗虫基因工程中的应用

蛋白酶抑制剂可以抑制昆虫的生长和发育,近年来在抗虫基因工程得广泛的应用。本文综述了蛋白酶抑制剂及其抗虫性,蛋白酶抑制剂转基因植物的研究概况,同时探讨了蛋白酶抑制剂在抗虫基因工程中的利用前景、存在问题和解决途径。     

Plant Proteinase Inhibitors as Multifunctional Proteins (Review)

Data in the literature on plant proteinase inhibitors as multifunctional proteins are reviewed. In addition to the direct inhibitory effect on enzymes, these proteins may function in other processes, particularly under biotic and environmentally stressful conditions. A special section discusses the relationships of plant proteinase inhibitors and storage proteins.     

Octadecanoid Precursors of Jasmonic Acid Activate the Synthesis of Wound-Inducible Proteinase Inhibitors

Jasmonic acid and methyl jasmonate have been shown previously to be powerful inducers of proteinase inhibitors in tomato, tobacco, and alfalfa leaves. We show here that when proposed octadecanoid precursors of jasmonic acid, i.e., linolenic acid, 13(S)-hydroperoxylinolenic acid, and phytodienoic acid, were applied to the surfaces of tomato leaves, these compounds also served as powerful inducers of proteinase inhibitor I and II synthesis, a simulation of a wound response. By contrast, compounds closely related to the precursors but which are not intermediates in the jasmonic acid biosynthetic pathway did not induce proteinase inhibitor synthesis. These results suggest that the octadecanoid intermediates may participate in a lipid-based signaling system that activates proteinase inhibitor synthesis in response to insect and pathogen attack.     

蛋白水解酶活力测定新方法

蛋白水解酶活力测定新方法周慧,鲁治斌,齐杰,李惟（吉林大学分子生学系．长春１３００２３）Ｇ．Ｆ．Ｂｉｃｋｅｒｓｔａｆｆ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＢｉｏｌｏｇｙ,ＰａｉｓｌｅｙＵｎｉｖ,Ｓｃｏｔｌａｎｄ,Ｕ．Ｋ）本文研究了一种测定蛋白水解酶（Ｐｒｏｔｅｉｎａｓｅ...