中华猕猴桃蛋白酶在盐酸胍中分子折叠与活力的关系

中华猕猴桃蛋白酶(Actinidin)在盐酸胍溶液中活力变化结果提示:酶在0.1mol/L胍中活力略有升高,随胍浓度增大,活力先经历一个陡降区,在1—2mol/L胍中有个稳定区域,随胍浓度增大,活力继续下降。同时以荧光光谱,圆二色光谱研究该酶分子的构象变化。结果表明引起酶构象发生明显变化所需胍浓度(3mol/L)远比酶明显失活所需胍浓度(0.5mol/L)大。相同胍浓度下酶活力丧失速度快于构象变化速度。经5mol/L胍变性的酶直接稀释至胍浓度为0.05mol/L时,酶活力不能恢复,而构象迅速恢复。失活酶先稀释至胍浓度为1—2mol/L、再进一步稀释至胍浓度为0.05mol/L,活力能恢复50％左右。以上结果表明,相对于整个酶分子来说,活性中心的构象变化对变性剂更敏感。Actinidin的失活及复活过程是多相的复杂过程。     

鸡肝二氢叶酸还原酶在盐酸胍溶液中构象的序变与激活

用蛋白质内源荧光、疏水荧光探针TNS及蛋白酶K限制性酶解等方法研究了二氢叶酸还原酶在盐酸胍变性过程中的构象变化及动力学,并与活力变化进行了比较.TNS可以监测到与激活同步的构象变化;盐酸胍浓度大于0.75mol/L时,二氢叶酸还原酶被蛋白酶K水解速度增大;当盐酸胍浓度大于1.2mol/L时,才能监测到酶分子整体构象的变化.以上结果表明二氢叶酸还原酶在盐酸胍溶液中的变性并不符合标准的二态模型,而是先经历构象逐步松散的序变过程,然后发生协同的构象伸展.二氢叶酸还原酶在低浓度盐酸胍溶液中的激活是由于酶活性部位构象的微小变化引起的.酶活性部位构象的变化虽然降低了酶与废物的结合能力,但加快了酶促反应限速步骤,即底物解离速度而使酶活力升高.     

α-胰凝乳蛋白酶在胍溶液中的变性、失活、复性、复活

前已报导,在脲或胍的作用下,肌酸激酶失活速度远快于酶分子整体构象变化的速度.本文报导利用在变性剂存在下研究底物反应的方法对分子较小,由单亚基组成,并有五个二硫键使分子结构更加稳定的胰凝乳蛋白酶,在盐酸胍作用下的变性,失活以及相应的复性,复活进行动力学的比较.结果表明失活仍快于构象变化速度,复活慢于构象的恢复速度.实验结果还表明已经充分复活的酶和未经变性的酶在溶液中的构象存在着某些差别.     

截流荧光法研究米曲霉氨基酰化酶的快速胍变性动力学

 用荧光光谱法、截流荧光法和酶活力测定法研究了在盐酸胍溶液中米曲霉氨基酰化酶变性动力学。我们发现在4.8mol/L盐酸胍溶液作用下(0.05mol/L磷酸缓冲溶液,pH7.4,25℃),氨基酰化酶二聚体解离成单亚基过程是一个十分快速的过程,反应速率常数k为3361l/s,即约需3ms时间完成;而单亚基分子的构象变化需要约20min方能到达平衡态,这是一个逐渐变化的缓慢过程。酶分子在胍作用下的失活现象同酶分子的结构变化紧密相关,在胍浓度大于4mol/L时酶完全失活。在高浓度盐酸胍下酶失活主要是因为酶二聚体迅速解离成单亚基的过程和单亚基构象逐渐变化的缓慢过程。双亚基解离常数大小标志着酶分子亚基间作用力的强弱。     

钙调神经磷酸酶在胍变性过程中活力及构象变化的比较

钙调神经磷酸酶（ＣａＮ）在盐酸胍溶液中的内源荧光、远紫外ＣＤ谱及剩余活力的变化提示：ＣａＮ的酶活力在胍浓度为０．５ｍｏｌ／Ｌ左右可完全丧失,同时伴有内源荧光强度的下降,３３３ｎｍ最大发射峰的红移（提示了色氨酸和酪氨酸残基的暴露）。比较不同胍浓度下牛脑ＣａＮ的失活与整体构象变化,表明酶的失活先于整体构象变化。在０．６ｍｏｌ／Ｌ胍溶液中,内源荧光变化的动力学过程只能测出一相,而酶失活的动力学过程为快、慢两相,快相动力学速度常数比整体构象变化速度常数大１－２个数量级,慢相失活速度常数与整体构象变化速度常数相近。提示低浓度胍可引起该酶的完全失活,活性部位的空间构象比整个酶分子的构象更易受到变性剂的扰乱。     

人肌肌酸激酶胍变性时的失活与构象变化的比较研究

应用二阶导数光谱、紫外差吸收光谱和荧光光谱等监测手段,研究了人肌肌酸激酶在盐酸胍溶液中的构象变化。二阶导数光谱结果表明,若以6M盐酸胍中肌酸激酶酪氨酸残基的暴露程度为100％,则天然酶酪氨酸残基的暴露程度只有2％。而紫外差吸收光谱和荧光光谱的变化与兔肌肌酸激酶的结果相似。比较不同胍浓度下人肌肌酸激酶的失活与构象变化,表明酶的失活先于构象变化。同时还测定了不同浓度胍溶液中人肌酶的失活与构象变化的速度常数。结果表明以几种方法测定的构象变化均为单相的一级过程,而酶的失活却呈现了由快慢两相组成的一级反应过程。比较同浓度胍溶液中的失活速度与构象变化速度,发现酶失活的快相反应速度常数比构象变化的速度常数大1—2个数量级,慢相速度常数与构象变化速度常数相近。上述结果进一步支持了酶的活性部位构象柔性的观点。     

菓菠萝蛋白酶的分子构象与活力变化的研究

发现CBZ-Lys·pNP能有效地被菓菠萝蛋白酶(Fruit Bromelain E.C.3.4.22.5)作用,测得Km为4.167×10~(-4)mol/L,k_(cat)为742min~(-1)。以荧光和紫外差示光谱为监测手段,对酶分子构象变化进行研究。酶的荧光强度随胍浓度增大而逐渐下降,4mol/L胍变性时,发射峰自332nm红移到353nm,并在310nm处出现新的发射峰。酶的荧光强度都因SDS存在而下降,SDS浓度大于3.47mmol/L有所回升,并出现红移,同时在315nm处出现新的发射肩;紫外差示光谱显示在236nm有一个较显著的员峰,此峰与β-螺旋结构变化有关,278、286和295nm出现三个负峰,260nm有较小正峰,说明酶分子中Tyr、Trp和Phe的微环境发生了明显的变化。测定酶在不同浓度胍和SDS中的变性和失活速度常数,对酶构象变化及催化活力的关系作了比较研究,酶的失活速度均大于变性速度。     

根霉葡萄糖淀粉酶的复性复活动力学研究

本文利用荧光、紫外差光谱研究了根霉葡萄糖淀粉酶在盐酸胍变性后的复性、复活动力学。结果表明,该酶在小于4mol/L盐酸胍中变性是可逆的,其复性过程遵循一级反应方程。酶复活过程是由两个一级反应组成的复合反应,构象变化速度与复活过程中较快的反应速度相差无几,这可能是在Trp及Tyr微区的构象变化基本完成之后,酶活力恢复还没有完成造成的。     

胍和脲溶液对氨基酰化酶活性和构象的影响

 本文研究了不同浓度盐酸胍和脲溶液对猪肾氨基酰化酶活性和构象的影响。研究结果表明,在低浓度的胍和脲溶液中(小于2mol/L),酶分子的整体构象变化的程度与活力变化的程度基本是平行的;而在高浓度的胍和脲溶液中(2mol/L以上),失活程度稍大于构象变化的程度。这些结果与分子量和亚基组成基本相同,但不含金属配基的肌酸激酶的结果,以及小分子量的胰凝乳蛋白酶和牛胰核糖核酸酶的结果相比较来看,可以认为配基锌离子的存在对酶分子的活性部位区域构象的稳定作用有一定的贡献,致使氨基酰化酶的活性部位的构象状态不象后三种酶那样脆弱。同时,我们还发现锌离子的存在对酶分子整体构象的稳定性上贡献很小。     

鸭肝脂肪酸合成酶的胍变性与失活

报道了鸭肝脂肪酸俣成酶在胍变性过程中构变性过程中构象变化和活性变化的关系,首次验证了邹承鲁提出的酶活性部位构象的理论适用于多功能复合酶,同时该酶变性及复性均可测定出多个阶段,且证明有无活性稳态酶存在,在低浓度盐酸胍溶液中该酶的全反应活性和其中两个还原部位单独活性被同步可逆抑制,随着胍浓度增高,出现不可逆失活且程度和速度均迅速提高,在０．５４ｍｏｌ／Ｌ胍中该酶全反应活性在１．５分种内已有一半不可逆失     

α-淀粉酶在盐酸胍和碳酸胍变性中有关胍基作用的研究

利用紫外差谱、荧光光谱和园二色谱法对比地研究了α-淀粉酶盐酸胍和碳酸胍变性,分析了两种胍变性明显差异的原因。通过等同的胍基浓度下,α-淀粉酶两种胍变性的构象变化与活性关系的实验,表明同等摩尔浓度的两种胍盐变性能力上的明显差异并不主要是由于它们胍基含量上的不同。将盐酸胍从中性pH(6.5)调至碱性pH(10.4),其变性能力大增,紫外差谱与碳酸胍变性相似,出现了290nm的正肩和296nm的正峰,与此同时,酶的荧光强度大大降低,大部分酶活性丧失。由此推论,两种胍变性能力的明显差异的重要原因之一是在碱性介质中胍基的变性能力明显增强,并分析了其增强的原因。     

淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶在盐酸胍和碳酸胍变性过程中的构象变化

 利用紫外差光谱,荧光光谱和圆二色谱法对比地研究了淀粉液化茅孢杆菌α-淀粉酶在盐酸胍和碳酸胍变性过程的构象变化与活性关系以及在变性早期钙离子对酶构象的稳定作用。     

金黄色葡萄球菌核酸酶基因的片段缺失与定点突变

金黄色葡萄球菌核酸酶R(SNase R)是金黄色葡萄球菌核酸酶(SNase A)的一种类似物,具有与SNaseA相同的酶活性,与SNase A唯一不同之处是在N端多出6个氨基酸残基。为了得到完整的SNase基因并使其在E.Coli中表达,我们利用单链U模板—单引物突变法,将为6个额外氨基酸残基编码的18个氨基酸残基删除,其突变率可达90％。进而,完整的SNase A基因被重组入表达载体pBV221。细菌表达产物的PAGE分析结果指出,SNase A在E.coli中得到高效表达。与此同时,我们利用两个不同的引物在单链U模板上同时介导两种不同类型的突变(片段缺失、碱基取代)其突变率可达83％以上,这为进行多种类型的高效突变提供一个有用的方法。本文也对影响突变率的某些实验因素进行了讨论。     

Volumetric and spectroscopic characterizations of the native and acid-induced denatured states of staphylococcal nuclease

We have characterized the acid-induced denaturation of staphylococcal nuclease (SNase) at different urea concentrations by a combination of ultrasonic velocimetry, high precision densimetry, and CD spectroscopy. Our CD spectroscopic results suggest that, at low salt and acidic pH, the protein is unfolded with disrupted secondary and tertiary structures. Furthermore, as judged by far UV CD spectra, the protein is further unfolded at acidic pH upon the addition of urea up to the concentration of 1.5 M. The midpoint of the transition shifts to more neutral pH values and the cooperativity of the transition decreases as the acid-induced denaturation of SNase occurs at higher urea concentrations. We find that the change in volume, Deltav, accompanying the acid-induced denaturation of SNase increases from -0.013 cm(3) g(-1) (-218 cm(3) mol(-1)) in the absence of urea to 0.011 cm(3) g(-1) (185 cm(3) mol(-1)) at 1.5 M urea. At all urea concentrations, the partial specific adiabatic compressibility, k(o)(s), of the protein decreases upon its unfolding with the values of Deltak(o)(s) equal to -6.3x10(-6) (-0.106 cm(3) mol(-1) bar(-1)), -4.5x10(-6) (-0.076 cm(3) mol(-1) bar(-1)), -4.6x10(-6) (-0.077 cm(3) mol(-1) bar(-1)), and -3.8x10(-6) (-0.064 cm(3) mol(-1) bar(-1)) cm(3) g(-1) bar(-1) at urea concentrations of 0, 0.5, 1.0, and 1.5 M, respectively. In general, our volumetric results suggest that the acid-induced denatured state of SNase is only partially unfolded with the solvent-exposed surface area equal to 70-80 % of that expected for the fully extended conformation.     

Early events during folding of wild-type staphylococcal nuclease and a single-tryptophan variant studied by ultrarapid mixing

A continuous-flow mixing device with a dead time of 100 micros coupled with intrinsic tryptophan and 1-anilinonaphthalene-8-sulfonate (ANS) fluorescence was used to monitor structure formation during early stages of the folding of staphylococcal nuclease (SNase). A variant with a unique tryptophan fluorophore in the N-terminal beta-barrel domain (Trp76 SNase) was obtained by replacing the single Trp140 in wild-type SNase with His in combination with Trp substitution of Phe76. A common background of P47G, P117G and H124L mutations was chosen in order to stabilize the protein and prevent accumulation of cis proline isomers under native conditions. In contrast to WT(*) SNase, which shows no changes in tryptophan fluorescence prior to the rate-limiting folding step ( approximately 100 ms), the F76W/W140H variant shows additional changes (enhancement) during an early folding phase with a time constant of 75 micros. Both proteins exhibit a major increase in ANS fluorescence and identical rates for this early folding event. These findings are consistent with the rapid accumulation of an ensemble of states containing a loosely packed hydrophobic core involving primarily the beta-barrel domain while the specific interactions in the alpha-helical domain involving Trp140 are formed only during the final stages of folding. The fact that both variants exhibit the same number of kinetic phases with very similar rates confirms that the folding mechanism is not perturbed by the F76W/W140H mutations. However, the Trp at position 76 reports on the rapid formation of a hydrophobic cluster in the N-terminal beta-sheet region while the wild-type Trp140 is silent during this early stage of folding. Quantitative modeling of the (un)folding kinetics and thermodynamics of these two proteins versus urea concentration revealed that the F76W/W140H mutation selectively destabilizes the native state relative to WT(*) SNase while the stability of transient intermediates remains unchanged, leading to accumulation of intermediates under equilibrium conditions at moderate denaturant concentrations.     

金黄色葡萄球菌核酸酶及其类似物盐酸胍变性的活力与构象变化的比较

金黄色葡萄球菌核酸酶（ＳｔａｐｈｌｏｃｏｃｃａｌＮｕｃｌｅａｓｅ,ＳＮａｓｅ）与其类似物（ＳＮａｓｅＲ）的平衡态盐酸胍变性与复性曲线及比活力值均无明显差别。两者变性与复性的构象变化是可逆的,但活力恢复滞后于失活。低浓度盐酸胍对ＳＮａｓｅＲ有２０％左右的激活,而低浓度（０．１２５ｍｏｌ／Ｌ）的ＮａＣｌ可使ＳＮａｓｅＲ的活力提高近一倍。ＳＮａｓｅＲ盐酸胍变性的失活先于构象变化。比较加入底物竞争抑制剂脱氧胸腺嘧啶核苷３＇－５＇－二磷酸（ｐｄＴｐ）后得到的（ＳＮａｓｅＲ＋ｐｄＴｐ＋Ｃａ２＋）三元络合物平衡态盐酸胍变性的Ｔｒｐ与Ｔｙｒ内源荧光的变化,观测到该酶的活性部位先于整体构象发生变化,结果导致ｐｄＴｐ解离常数Ｋｄ增大．     

金黄色葡萄球菌核酸酶及其类似物盐酸胍变性的活力与构象变化的比较

金黄色葡萄球菌核酸酶（ＳｔａｐｈｌｏｃｏｃｃａｌＮｕｃｌｅａｓｅ,ＳＮａｓｅ）与其类似物（ＳＮａｓｅＲ）的平衡态盐酸胍变性与复性曲线及比活力值均无明显差别。两者变性与复性的构象变化是可逆的,但活力恢复滞后于失活。低浓度盐酸胍对ＳＮａｓｅＲ有２０％左右的激活,而低浓度（０．１２５ｍｏｌ／Ｌ）的ＮａＣｌ可使ＳＮａｓｅＲ的活力提高近一倍。ＳＮａｓｅＲ盐酸胍变性的失活先于构象变化。比较加入底物竞争抑制剂脱氧胸腺嘧啶核苷３＇－５＇－二磷酸（ｐｄＴｐ）后得到的（ＳＮａｓｅＲ＋ｐｄＴｐ＋Ｃａ２＋）三元络合物平衡态盐酸胍变性的Ｔｒｐ与Ｔｙｒ内源荧光的变化,观测到该酶的活性部位先于整体构象发生变化,结果导致ｐｄＴｐ解离常数Ｋｄ增大．     

金黄色葡萄球菌核酸酶C末端去9肽对酶蛋白溶液构象的影响

通过多维异核核磁共振方法,结合运用荧光和圆二色等光谱方法,比较研究了V8菌株金黄色葡萄球菌核酸酶（含149个氨基酸残基）,酶蛋白1－140片段（SNase140)以及在TMP（thymidine 5′-monophosphate)和Ca^2 存在下的SNase140的溶液构象状态。探讨了酶蛋白C末端去9肽后对酶蛋白构象和活力的影响。研究指出,远离酶蛋白活性部位残基间相互作用的变化,将通过酶蛋白两个亚结构域之间所形成的氢键,影响酶蛋白活性部位的空间构象,从而影响酶蛋白的活力。     

Sequential conformation change and activation of chicken liver dihydrofolate reductase in low concentration of guanidine hydrochloride

The conformation changes of dihydrofolate reductase (DHFR) from chicken liver in guanidine hy-drochloride were monitored by protein intrinsic fluorescence, hydrophobic fluorescence probe TNS and limited proteol-ysis by proteinase K. The kinetics of the enzyme denaturation were also studied and compared with its activity changes. It was indicated by the enhanced fluorescence of 2-p-toluidinylnaphthalene (TNS) that a subtle conforma-tional change of the enzyme in dilute GuHCl parallels GuHCl-induced activation. At GuHCl concentration higher than 0.75 mol/L, the conformational change can be detected by increased susceptibility of the enzyme to proteinase K, but no significant gross conformational change of the enzyme molecule is observed by intrinsic fluorescence up to a GuHCl concentration of 1.2 mol/L. The results suggest that the denaturation of DHFR by GuHCl does not follow strictly the two-state model. The enzyme seems to open up sequentially with increasing concentrations of denaturants, mainly at th     

胰蛋白酶与ANS的相互作用

利用荧光光谱法研究了在不同ｐＨ、压力及不同浓度的脲作用时荧光探针１,８－ＡＮＳ（１－ａｎｉｌｉｏｎｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ－８－ｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄ）与胰蛋白酶的相互作用．发现在低ｐＨ时ＡＮＳ可以结合到胰蛋白酶上,其中以ｐＨ２．０、３．０时结合最强．进一步的研究发现脲变性对胰蛋白酶结合ＡＮＳ的能力有很大的影响：１．５ｍｏｌ／Ｌ的脲即可使得胰蛋白酶结合ＡＮＳ的能力大大降低,但有趣的是即使高达４ｍｏｌ／Ｌ的脲对胰蛋白酶色氨酸残基荧光也无明显影响．另外,在ｐＨ猝变、脲变性、及逐渐改变压力时,胰蛋白酶色氨酸残基荧光和结合到胰蛋白酶分子上的ＡＮＳ的荧光的变化大不相同．上述结果暗示胰蛋白酶的色氨酸残基所在的区域和其结合ＡＮＳ的区域是两个不相同的区域．