光系统Ⅱ中磷脂极性基团的缺失导致其放氧活性和蛋白质二级结构的改变

通过氧极谱技术和傅里叶变换红外光谱（FT－IR）技术，用酶学方法对光系统Ⅱ（PSⅡ）中惟一的磷脂－磷脂酰甘油（PG）极性基团的作用进行了探讨，结果表明，PG极性基团的缺失导致PSⅡ放氧活性的降, 时影响PSⅡ蛋白质的结构，引起蛋白质二级结构中α－螺旋（α－helix)的增加和β－股（β－strand)的减少，这说明PG分子中的极性基因与PSⅡ蛋白质之间存在着氢键作用，并有利于维持PSⅡ蛋白质的适宜结构，进而影响PSⅡ的放氧活性。     

质子跨膜转运能够引起艾氏腹水癌细胞质膜表面局部脱水

我们实验室曾经发现多种质子泵活性能够引起生物膜和脂质体膜的融合,并发现琥珀酸氧化启动的线粒体呼吸链质子泵活性能够使线粒体外膜表面pH值降低0.6,在此基础上提出了质子泵诱导膜融合的理论模型.认为质子泵诱导膜融合的分子机制在于使生物膜表面质子化,引起膜表面水化层中水分子与磷脂极性端之间氢键结合的断裂,导致瞬间的和局部的脱水,从而引起两个相对膜间的接触和融合.近来,我们实验室在小鼠艾氏腹水癌细胞质膜     

TCA法去除放氧外周蛋白对PSⅡ放氧侧的影响

具有放氧活性的光系统Ⅱ(PSⅡ)膜颗粒主要由反应中心蛋白D1和D2、细胞色素b559、叶绿素结合蛋白CP47和CP43、分子量分别为17,23和33 ku的外周蛋白以及光能转换所必需的辅助因子组成.吸收光能后,放氧机构通过S_0→S_4循环转换氧化还原状态,将水分解形成分子氧.3个外周蛋白在光合氧释放过程中起着重要的作用.最近我们报道了一种新的释放PSⅡ放氧外周蛋白的方法:用不同浓度的三氯乙酸盐(TCA-NaOH)缓冲液处理PS Ⅱ膜颗粒,可以将3个外周蛋白逐一释放,这种处理同其它处理方法不同,不依赖于光照和介质pH,而且PSⅡ膜颗粒依然保持光化学活性,该方法使我们能够有特点地探讨放氧机构,如了解一个外周蛋白的逐次丢失给PSⅡ反应中心的结构带来什么样的改变以及对光能转换机制造成何种影响?本文中,我们利用Fourier变换红外光谱     

乳胶清除蛋白LcpK30催化氧气裂解聚顺-1,4异戊二烯机理

乳胶清除蛋白LcpK30是一种内型双加氧酶,其通过活化分子氧催化裂解化学惰性的聚顺-1,4异戊二烯,进而生成醛和酮.实验发现活性区域的谷氨酸148对活性有重大影响,然而其作用机制和整个反应机理仍然存在争议.本研究使用量子力学/分子力学组合方法研究了乳胶清除蛋白催化分子氧氧化裂解天然橡胶模型化合物的反应机理.计算结果显示谷氨酸148在反应过程中为质子化态,并与铁(Ⅲ)-超氧物种形成稳定氢键,因此其作用可能与调节铁(Ⅲ)-超氧物种与底物的位置有关.可能反应机理为:(1)铁(Ⅲ)-超氧物种的远端氧进攻底物碳碳双键,形成过氧烃自由基中间体;(2)近端氧回弹到碳自由基,形成过氧化物中间体和铁(Ⅱ)中心;(3)铁(Ⅱ)调节的过氧化物中间体O–O键还原裂解,生成邻二醇自由基负离子中间体;(4)邻二醇自由基负离子C–C键断裂,生成产物醛和酮.此外,计算发现,过氧化物中间体O–O键直接断裂反应能垒超过160 kJ/mol,表明铁(Ⅱ)的催化对于过氧化物中间体的后续转化至关重要.因此,本研究结果不仅加深对于Lcp_(K30)反应机理的理解,而且为Lcp酶降解合成橡胶材料的设计和工程化提供有用信息.     

关于水的5个问题

1.为什么水呈液态? 如果水仅由互不相关并且随机冲撞的简单分子H_2O所组成,那么水在常温常压下应该呈气态,然而水却是呈液态的。这是因为氢键在起作用。两串氢键分别将两个氢原子和一个氧原子结合起来,组成一个水分子。此时,由两个氢原子和一个氧原子组成的水分子与呈气态的氢和氧相比,自由程度减小。在这些分子还没有呈液态前,氢键     

O_2-水溶液的分子动力学模拟

小的非极性分子在水溶液中的行为对非极性分子水溶液化学性质的研究十分重要,它们在涉及到蛋白质,胶束,及膜等复杂体系的疏水效应的研究中可作为简单而又方便的模型.N_2水溶液的Monte Carlo模拟和He,Ne,Xe等水溶液的分子动力学(MD)模拟研究都表明,小的非极性溶质对液态水有结构促进(Structure promoting)作用.另一方面,对柔性的水分子进行的液态水分子动力学模拟表明,周围环境对水分子本身结构有很大影响,这种影响反映了环境的作用.对非极性小分子水溶液的进一步研究应该在考虑溶质对液态结     

甜菜碱对PSⅡ放氧中心结构的选择性保护

植物光系统Ⅱ( PS Ⅱ)放氧中心复合体主要包括跨类囊体膜的D1,D2多肽和暴露于水相的分子量分别为18,23,33ku的3个外周蛋白.高浓度盐等多种处理方法,都可使外周蛋白部分或全部脱落,进而影响水氧化放氧的关键机构——锰分子簇的正常运转.最近报道的三氯乙酸盐处理放氧中心复合体是一种使与放氧有关的外周蛋白依次脱落的新方法,其作用特点与分子的疏水性有明显的相关性.由于外周蛋白暴露于水相之中,容易遭受水分胁迫的影响,因而PSⅡ膜颗粒可成为植物水分胁迫研究的一个理想模型. 甜菜碱是一种较普遍存在于细菌及动植物中的渗透调节物质,在高盐条件下的组织中尤为常见.90年代以来,一些实验证明,甜菜碱可以保护PSⅡ颗粒,防止高浓度盐造成的外周蛋白脱落;研究还表明,甜菜碱可以稳定Mn簇的空间结构,维持在高盐环境中 PSⅡ颗粒的放氧活性.而高浓度甜菜碱本身不影响PSⅡ颗粒的放氧功能.本实验通过用NaCl、三氯乙酸钠(TCA)处理PSⅡ膜颗粒,比较两种处理时,甜菜碱稳定外周蛋白的作用有何异同,进一步研究甜菜碱稳定作用的本质.     

以甘油三酯水解产物为底物的振荡反应

生物体系三大代谢之一的脂代谢中的脂(甘油三酯)由于自身氧化还原性较差,且多数难溶于水,故直接以其为底物,设计氧化还原反应类型的振荡反应(如B-Z反应)比较困难.但脂水解产物(包括甘油及一酯、二酯)却有较强的氧化还原性,有可能做振荡反应的底物.已有文献[1]报道了以     

芦荟可以治疗皮肤干燥吗?

正A芦荟——这种多汁的沙漠植物具有药用功效。虽然,芦荟对于烧伤的疗效还存有争议,不过,芦荟改善皮肤干燥问题的功效是显而易见的。对于干性皮肤病,如皮炎,芦荟的部分用途是通过传输多糖以锁住皮肤水分。多糖成分具有显著提高皮肤水合状态,同时降低经皮失水的功效。芦荟活性多糖的保湿机制可能在于其含有大量极性基团,如羟基、羧基等,可与水分子形成氢键而键合锁水,同时多糖分子链相互交织成网状,从而有很     

Y14F/R22L天花粉蛋白的晶体结构研究

Y14F/R2 2LTCS的晶体结构是用同晶差值Fourier法解得 .经X_PLOR程序修正得到Y14F/R2 2LTCS的分子结构 ,并找到了 6 5个水分子 .对 0 2 3nm分辨率衍射数据的晶体学R因子为 0 185,键长和键角的rms偏差分别为 0 0 0 12nm和 2 6 52° .在Y14F/R2 2LTCS中 ,Tyr14变成Phe ,Phe周围变化很小 ,α5的弯折依然存在 ;Arg2 2变成Leu ,余下的空间被水分子 2 56所占据 ,水分子 2 56与Ala16 1,Ala16 2的主链氧成氢键 ,部分代替Arg的作用 .并讨论了二级结构间保守氢键的作用 .     

肺炎克氏杆菌固氮酶双突变株的构建及其对底物还原的特性

通过定点突变及基因替代技术, 将肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneumoniae, Kp)野生型菌株的固氮酶钼铁蛋白α亚基中铁钼辅因子(FeMoco)周围多肽链的Glnα190和Hisα194分别置换为Lys和Gln, 并构建成2个单突变株,命名为Kp-Qα190K和Kp-Hα194Q. 将上述2个突变分别引入Kp-nifV突变株(与FeMoco相连接的高柠檬酸被柠檬酸置换)获得另外2个双突变株, 命名为Kp-Qα190K-nifV^−和Kp-Hα194Q-nifV^−. 对上述4种突变株进行诱导培养和细胞的固氮酶活性分析表明, 4种突变株都失去了固氮活性, 乙炔(C₂H₂)还原活性也大幅度降低, Kp-Qα190K单突变株的乙炔还原活性比Kp-Hα194Q单突变株下降得多; Kp-Qα190K-nifV^−双突变株几乎完全丧失了活性, 而Kp-Hα194Q-nifV^−野生型菌株10%的乙炔还原活性. 突变株将氘代乙炔(C₂D₂)还原成氘代乙烯(C₂D₂H₂)的情况是: Kp-Qα190K和Kp-Hα194Q-nifV^−突变株的C₂D₂还原产物中, 反式-1,2-二氘代乙烯比例比Kp野生型增加了1倍, 表明固氮酶催化加氢的立体构型选择性降低. 以上结果表明, 固氮酶活性中心周围多肽环境中Glna190残基, 及与FeMoco相连的高柠檬酸, 可能直接参与质子和/或电子向活性中心FeMoco的传递. 推测Glna190和与FeMoco的Mo原子相连的高柠檬酸, 在质子和/或电子通过Mo位进入FeMoco起关键作用. 这种双突变株所产生的固氮酶, 有利于在体外研究固氮酶的催化机制, 可以通过分析用于还原底物的电子和质子进入活性中心FeMoco的位点, 推测出底物在活性中心中的络合和还原的部位.     

类囊体膜中磷脂酰甘油向磷脂酸的转变促进光系统Ⅱ的光合电子传递活性

运用酶学方法通过氧电极极谱、聚丙烯酰胺凝胶电泳和薄层色谱技术和方法探讨了磷脂酶D处理对类囊体膜生理功能的影响. 结果表明, 磷脂酶D处理导致类囊体膜中惟一的磷脂——磷脂酰甘油(PG)发生降解, 并产生新的磷脂——磷脂酸(PA). 磷脂酰甘油向磷脂酸的转换导致类囊体膜中光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递活性的增加, 并使类囊体膜产生解偶联效应. 结果说明PG极性基团在维持类囊体膜的正常生理功能方面具有调控作用.     

含铜氧化酶在活性炭上的固定及直接电化学

以吸附的方法将两种具有代表性的含铜氧化酶酪氨酸酶(Tyr)和漆酶(Lac)固定在活性炭粉表面, 结果表明, 活性炭能促进Tyr和Lac的直接电子转移反应, 循环伏安曲线上表现出一对准可逆的氧化还原峰; 式量电位E^0′几乎不随扫速而变化. 进一步的实验结果显示, 固定在活性炭上的Tyr和Lac能保持对O₂还原的电催化作用. 本文固定酶的方法具有简单、易于操作和酶活性保持良好等优点, 可用于获得其他生物氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移以及制备生物燃料电池电极催化剂     

重组蓝细菌PsbF亚基形成β:β同源二聚体细胞色素b-559

所有进行放氧光合作用的生物都具有两个光系统-- 光系统Ⅰ和光系统Ⅱ. 目前所分离到的最小的有光化学活性的光系统Ⅱ含3个亚基: D1, D2和细胞色素b-559. 细胞色素b-559在光系统Ⅱ中的作用至今不明. 利用基因重组方法, 将Synechococcus sp PCC7002的psbF基因以融合基因形式在大肠杆菌中高效表达, 获得有氧化还原活性的细胞色素b-559. 用凝血酶处理除去N末端谷胱甘肽氧化还原酶后获得的PsbF亚基仍有氧化还原活性, 说明PsbF可在大肠杆菌中形成二聚体. 不论是融合蛋白还是PsbF二聚体, 其氧化态吸收光谱、还原态吸收光谱和二者的差示光谱同分离到的高等植物细胞色素b-559光谱相同. 氧化还原滴定显示,二者的氧化还原电位在50 mV左右. 上述结果对确定细胞色素b-559的亚基组成和蛋白在膜上的定位有很大帮助.     

Cl~-维持PSII锰复合物功能结构的实验证据

锰原子附着在植物光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心D_1和D_2蛋白上,构成锰蛋白复合物,在外周天线蛋白(47,43kD)、3种水溶性蛋白(33,23,17ku)、无机离子Ca~(2+)和Cl~-的辅助调节下,吸收光能,通过S_0→S_4态的循环,将水分解,形成分子氧.用氯化钠溶液清洗去除23,17ku水溶性蛋白后,水分解酶中锰原子极易被PD(Phenylenediamine,苯二胺)和HQ(Hydroquinone,氢醌)之类还原剂攻击,由Mn≥3+还原形成Mn~(2+)并释放出水分解酶,此过程伴随着水分解活性的相应降低.     

重组蓝细菌PsbF亚基形成 β∶β 同源二聚体细胞色素b-559

所有进行放氧光合作用的生物都具有两个光系统—— 光系统Ⅰ和光系统Ⅱ. 目前所分离到的最小的有光化学活性的光系统Ⅱ含3个亚基: D1, D2和细胞色素b-559. 细胞色素b-559在光系统Ⅱ中的作用至今不明. 利用基因重组方法, 将Synechococcus sp PCC7002的psbF基因以融合基因形式在大肠杆菌中高效表达, 获得有氧化还原活性的细胞色素b-559. 用凝血酶处理除去N末端谷胱甘肽氧化还原酶后获得的PsbF亚基仍有氧化还原活性, 说明PsbF可在大肠杆菌中形成二聚体. 不论是融合蛋白还是PsbF二聚体, 其氧化态吸收光谱、还原态吸收光谱和二者的差示光谱同分离到的高等植物细胞色素b-559光谱相同. 氧化还原滴定显示, 二者的氧化还原电位在50 mV左右. 上述结果对确定细胞色素b-559的亚基组成和蛋白在膜上的定位有很大帮助.     

量子化学方法研究表面活性剂在气液界面上的吸附

用量子化学方法中的密度泛函理论, 在B3LYP/6-311+G(d)水平上, 对烷基硫酸盐阴离子表面活性剂与水分子形成的水合物CH₃(CH₂)₇OSO^-₃(H₂O)n(n = 0~6)进行结构优化和频率计算. 从分子水平上研究了CH₃(CH₂)₇OSO^-₃在气液界面上与水分子的相互作用. 计算结果表明6个水分子与极性头以氢键形式构成水合层, 形成的氢键属于中强氢键, 结合能数据表明水合层是稳定的; 随着水分子数增加疏水基链长收缩, 亲水基总电荷增加, S10 — O9 — C8的键角增大, S10 —O11, S10 — O12和S10 — O13的键长缩短.     

水氧化释放质子与H~+-ATP酶复合体的CF_0之间的联系

光合电子传递链有两个释放质子的部位,一是位于类囊体膜内侧的光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ,PSⅡ)放氧复合体氧化水时释放质子(H_(H_2O)~+),另一是与光系统Ⅰ(PhotosystemⅠ,PSⅠ)相联系的质醌(Plastoquinone,PQ)氧化还原跨膜携带质子在类囊体膜内侧释放(H_(PQH_2)~+).这些质子在经H~+-ATP酶复合体(CF_0-CF_1)的质子通道CF。流出时偶联ATP合成.但是,这些质子如何从它们的释放部位传导到CF_0(是经过类囊体腔内水相还是在膜上有专门的途     

Q156A天花粉蛋白的晶体结构研究

核糖体失活蛋白（RIPs）是一类具有RNA N-糖苷酶活性的毒蛋白,它水解真核细胞28SrRNA第4324位腺苷酸的N-糖苷键,释放出一个腺嘌吟碱基,使核糖体失活。天花粉蛋白（TCS）是单链核糖体失活蛋白的重要代表。我们早已报道了天花粉蛋白0.173nm分辨率的晶体结构。关于天花粉蛋白结构与功能关系的深入研究,已经发表了天花粉蛋白与底物类似物的复合物晶体结构。我们还对一些保守残基的突变体进行了研究,其中R22LTCS和Y14F TCS的晶体结构已经测定,Arg22和Tyr14是位于活性口袋外,但与活性口袋又有密切联系的保守残基,其侧链形成的氢键也十分保守。在TCS晶体结构中还有一类保守残基形成的氢（盐）键也是十分保守的,它们是处于活性口袋之内的残基形成的,如Q156的NH_2与E189的OE2,Y111的OH与E160的OE2,R122的NH_2与E189的OE1等。为了探讨活性口袋内这些保守氢键对活性部位构象和活性的影响,我们用基因定位突变方法,把保守残基     

长链非编码RNAs的作用机制及其在肿瘤中的作用

长链非编码RNAs(lncRNAs)为一类碱基长度大于200nt的非编码RNA分子,作为一类新型基因表达调控因子,可通过改变染色质结构和直接调节转录因子活性参与转录调控,亦可通过调节mRNA形成的过程及其翻译参与转录后调控.lncRNAs表达水平异常与肿瘤发生发展密切相关,有的可以促进癌变,在肿瘤中高度表达;有的可以抑制癌变,在肿瘤中表达降低.本文总结了近年来lncRNAs研究方面取得的最新进展,主要介绍了lncRNAs的作用机制及其异常表达与肿瘤发生发展的关系,这为我们理解lncRNAs的功能及其与恶性肿瘤的关系提供了一个新的思路.