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 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——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。     

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。     

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。     

酵母羧甲基化及光照甘油醛-3-磷酸脱氢酶在碘化钾溶液中荧光发色团的形成

CM-GAPDH在碘化钾溶液中,NAD~+的存在下,形成发射波长为383nm的荧光物。对照的NAD~+与碘化钾溶液混合不产生荧光物。全位及半位修饰光照酶的内源荧光在碘化钾溶液中的变化与天然酶的有明显不同。两者在碘化钾中都形成383nm的荧光,但全位修饰光照酶形成383nm荧光的最适碘化钾浓度为1.0M;半位修饰的为0.8M。以上结果暗示:383nm荧光物的形成需要GAPDH和NAD~+同时存在,并且与活性部位巯基修饰的多少有关,该荧光物可能位于GAPDH的活性部位。     

酵母羧甲基化及光照甘油醛-3-磷酸脱氢酶在碘化钾溶液中荧光发色团的形成

CM-GAPDH在碘化钾溶液中,NAD~+的存在下,形成发射波长为383nm的荧光物。对照的NAD~+与碘化钾溶液混合不产生荧光物。全位及半位修饰光照酶的内源荧光在碘化钾溶液中的变化与天然酶的有明显不同。两者在碘化钾中都形成383nm的荧光,但全位修饰光照酶形成383nm荧光的最适碘化钾浓度为1.0M;半位修饰的为0.8M。以上结果暗示:383nm荧光物的形成需要GAPDH和NAD~+同时存在,并且与活性部位巯基修饰的多少有关,该荧光物可能位于GAPDH的活性部位。     

龙虾肌羧甲基甘油醛-3-磷酸脱氢酶NAD~+荧光衍生物的生成与性质

龙虾肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶与兔肌酶一样,用碘代乙酸修饰后,在NAD~+存在下经紫外光照射也能形成荧光衍生物。 pH对荧光衍生物的生成和稳定性有很大影响,同时,异类离子的不同影响也很明显。 定磷分析法测定荧光衍生物上的NAD~+含量,同位素示踪法观察衍生物生成过程的脱羧,都证明此光化学反应为半位反应。     

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。     

兔肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶中NAD~ 类似物对碘乙酸修饰作用及酶促乙酰磷酸水解作用的影响

碘乙酸修饰兔肌甘油醛-3-磷酸脱氨酶蛋白过程中,以NAD~ 类似物代替NAD~ 测定它们对酶蛋白失活速度的影响。在被测的五个NAD~ 类似物中CPAD~ ,FPAD~ 对酶有保护作用,降低了酶因修饰而失活的速度。其它三个类似物NGD~ ,APAD~ 和TPAD~ 在不同程度上加速碘乙酸引起的失活。这些类似物在对碘乙酸修饰速度造成影响方面表现的能力与它们作为氢受体能力相一致。以NAD~ 类似物代替NAD~ 测定它们对酶促乙酰磷酸水解作用的影响。与碘乙酸修饰时有些不同,CPAD~ ,TPAD~ 对这一水解过程无促进作用,而FPAD~ ,NGD~ 和APAD~ 有促进作用。各类似物的行为与羧甲基酶光照形成新萤光团过程中各类似物的行为相一致。     

同步辐射在D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶及其系列衍生物高分辨率衍射数据收集中的应用

用气相扩散法培养出 P.Versicolor龙虾肌HOLO-D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶(HOLO一GAPDH)、149位巯基羧甲基化的衍生物(CM—GAPDH)和紫外光激发生成的新NAD荧光衍生物(IRR—GAPDH)的晶体.用同步辐射强x光光源一磷光贮屏一Weissenberg照相机系统,选择a+b或a-b晶轴为旋转轴;收集了酶及其衍生物1.8A分辨率的三套衍射数据;用WEIS程序进行了数据处理.三套数据的Rmerge分别为4.93%、6.22%和5.77%.用CAD程序对三套数据进行了比较分析.     

同步辐射在D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶及其系列衍生物高分辨率衍射数据收集中的应用

用气相扩散法培养出 P.Versicolor龙虾肌HOLO-D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶(HOLO一GAPDH)、149位巯基羧甲基化的衍生物(CM—GAPDH)和紫外光激发生成的新NAD荧光衍生物(IRR—GAPDH)的晶体.用同步辐射强x光光源一磷光贮屏一Weissenberg照相机系统,选择a+b或a-b晶轴为旋转轴;收集了酶及其衍生物1.8A分辨率的三套衍射数据;用WEIS程序进行了数据处理.三套数据的Rmerge分别为4.93%、6.22%和5.77%.用CAD程序对三套数据进行了比较分析.     

兔肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶中NAD~ 类似物对碘乙酸修饰作用及酶促乙酰磷酸水解作用的影响

碘乙酸修饰兔肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶蛋白过程中,以NAD~ 类似物代替NAD~ 测定它们对酶蛋白失活速度的影响。在被测的五个NAD~ 类似物中CPAD~ ,FPAD~ 对酶有保护作用,降低了酶因修饰而失活的速度。其它三个类似物NGD~ ,APAD~ 和TPAD~ 在不同程度上加速碘乙酸引起的失活。这些类似物在对碘乙酸修饰速度造成影响方面表现的能力与它们作为氢受体能力相一致。以NAD~ 类似物代替NAD~ 测定它们对酶促乙酰磷酸水解作用的影响。与碘乙酸修饰时有些不同,CPAD~ ,TPAD~ 对这一水解过程无促进作用,而FPAD~ ,NGD~ 和APAD~ 有促进作用。各类似物的行为与羧甲基酶光照形成新萤光团过程中各类似物的行为相一致。     

甘油醛-3-磷酸脱氢酶的变性和失活动力学研究

用紫外差吸收和萤光方法对甘油醛-3-磷酸脱氢酶及其衍生物的SDS变性动力学研究结果表明,不论对于全酶、酶朊、羧甲基化酶,还是光照酶,在酶浓度为5μM,SDS的浓度为6.24mM,25℃恒温条件下,测量差吸收ΔA_(295)随时间的变化,或在λ_(ex)=305nm,λ_(em)=335nm测萤光强度随时间的变化,其结果均表现为由三个简单一级反应组成的复合一级反应,三个速度常数,对于上述四种酶来说尽管各不相同,但它们的数量级分别为:k_1=1秒~(-1),k_2=10~(-2)秒~(-1),k_3=10~(-3)秒~(-1)。这表明甘油醛-3-磷酸脱氢酶每个亚基中的三个色氨酸由于所处的空间位置的不同,在空间结构发生变化时,分别以不同的速度由酶蛋白分子内部的非极性环境暴露于其外部的极性环境。另外还发现,在这四种酶中,全酶的变性速度最小,而羧甲基化酶的变性速度最大。这说明酶经羧甲基化后空间结构的稳定性减弱,因而更易于为SDS变性。与此同时,我们测定了全酶和酶朊的SDS失活过程,并同它们的变性过程进行了比较。从酶的失活过程类似于变性过程也是由三个一级反应组成的复合一级反应这一事实来看,全酶和酶朊的失活过程似有部分变性并具有部分活力的中间物存在。     

甘油醛-3-磷酸脱氢酶的变性和失活动力学研究

用紫外差吸收和萤光方法对甘油醛-3-磷酸脱氢酶及其衍生物的SDS变性动力学研究结果表明,不论对于全酶、酶朊、羧甲基化酶,还是光照酶,在酶浓度为5μM,SDS的浓度为6.24mM,25℃恒温条件下,测量差吸收ΔA_(295)随时间的变化,或在λ_(ex)=305nm,λ_(em)=335nm测萤光强度随时间的变化,其结果均表现为由三个简单一级反应组成的复合一级反应,三个速度常数,对于上述四种酶来说尽管各不相同,但它们的数量级分别为:k_1=1秒~(-1),k_2=10~(-2)秒~(-1),k_3=10~(-3)秒~(-1)。这表明甘油醛-3-磷酸脱氢酶每个亚基中的三个色氨酸由于所处的空间位置的不同,在空间结构发生变化时,分别以不同的速度由酶蛋白分子内部的非极性环境暴露于其外部的极性环境。另外还发现,在这四种酶中,全酶的变性速度最小,而羧甲基化酶的变性速度最大。这说明酶经羧甲基化后空间结构的稳定性减弱,因而更易于为SDS变性。与此同时,我们测定了全酶和酶朊的SDS失活过程,并同它们的变性过程进行了比较。从酶的失活过程类似于变性过程也是由三个一级反应组成的复合一级反应这一事实来看,全酶和酶朊的失活过程似有部分变性并具有部分活力的中间物存在。     

分光光度法与^14C标记法测定RuBP羧化酶的活性的比较

方法的原理分光光度酶偶联法是根据RuBP羧化酶催化RuBP产生的磷酸甘油酸与NADH的氧化作用相偶联的原理设计的。当加入ATP及NADH后,NADH在PGK和GAPDH的催化下氧化为NAD~ ,每羧化1molRuBP有2molNADH被氧化,根据在波长340nm处光密度的变化,可测知NADH     

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。     

NADP~ 在兔肌甘油醛3-磷酸脱氢酶中作为氢受体的活力

兔肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶以NADP~ 作氢受体时,有极轻微的活力,实验表明它不是由于所用NADP~ 试剂中含有NAD~ 或酶制剂中含有磷酸酯酶、转氢酶等造成的干扰。采用高浓度酶对纯化后的NADP~ 测定结果是:NADP~ 作为氢受体的活力仅及NAD~ 的二百分之一。米氏常数K_m为700μm。NADP~ 对NAD~ 的还原无明显抑制作用。不同来源的甘油醛-3-磷酸脱氢酶对辅酶专一性程度有差别,酵母酶的专一性较兔肌酶为高:NADP~ 作为氢受体的活力仅为NAD~ 的千分之一。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的冷失活

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶在0℃左右很易失活。这是它不同于兔肌果糖1,6-二磷酸酯酶的一个特性。这种冷失活可被底物保护,提高溶液中酶蛋白的浓度可降低其失活程度。现有的结果表明,这一失活是不可逆的,且不伴随有亚基的解离或整个分子结构的松散;但用1-苯胺萘-8-磺酸作萤光探剂和用5,5'-二硫-二(2-硝基苯甲酸)与巯基反应可探测到酶分子在低温诱导下发生了比较小的构象变化。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的冷失活

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶在0℃左右很易失活。这是它不同于兔肌果糖1,6-二磷酸酯酶的一个特性。这种冷失活可被底物保护,提高溶液中酶蛋白的浓度可降低其失活程度。现有的结果表明,这一失活是不可逆的,且不伴随有亚基的解离或整个分子结构的松散;但用1-苯胺萘-8-磺酸作萤光探剂和用5,5'-硫-二(2-硝基苯甲酸)与巯基反应可探测到酶分子在低温诱导下发生了比较小的构象变化。