肌酸激酶脲变性时的活性部位构象变化

肌酸激酶(ATP:Creatine phosphocransferase EC 2,7,3,2)在盐酸胍、脲、SDS 溶液中去折叠时,构象变化与失活的比较研究,许多作者已经有过详细报道.这些实验结果表明,酶分子的整体构象尚未发生明显变化时,酶的活性已经全部或大部分丧失.比较同浓度变性剂中酶的失活速度和构象变化速度时,发现酶的失活速度快于整个分子的构象变化速度.同样的现象也存在于核糖核酸酶和 D-甘油醛-3-磷酸脱氢酶.基于大量实验事实的基础,邹承鲁提出了酶分子活性部位构象的柔性,以及这种柔性是催化活力所必需的理论,我们曾用邻     

胍变性的OPTA标记的肌酸激酶的再折叠研究

变性的完整蛋白质分子在体外再折叠的研究虽然不能完全模拟体内新生肽链的折叠,然而它可以对蛋白质的折叠提供一些有用的信息.因此近年来对于变性蛋白质再折叠的研究引起了人们广泛的重视.过去我们曾经研究了经脲或盐酸胍变性的肌酸激酶的再折叠与复活,发现在适当的条件下,变性的肌酸激酶可以再折叠至接近天然构象状态,酶活力亦可恢复至接近初始酶活力.比较再折叠与复活的动力学过程,发现酶分子再折叠和复活不是同步进行,在再折叠基本完成之后,酶的复活尚有一个很长的慢过程.我们曾用OPTA专一性的标记酶的活性部位,形成一个荧光基团,以此为探针探测在低浓度脲溶液中失活时活性部位的构象变化.在本文中,我们用这个荧光探针,探测了在胍变性肌酸激酶再折叠过程中,酶的活性部位的构象变化过程,并与整个分子的再折叠和酶的复活过程进行了比较研究.     

金属酶分子活性部位的柔性——失活与去折叠的比较研究

酶的催化作用机制的阐明是酶学研究中的核心问题.我国科学家邹承鲁在他的大量实验室工作的基础上,提出了酶的活性部位柔性的理论,并且指出酶的活性部位柔性是酶表现其催化活性所必需的.这一科学假说引起了国内外许多学者广泛的重视和极大的兴趣.许多实验室也先后进行了许多类似的研究工作,从各种不同的酶和不同的角度提供了支持这一假说的证据.     

肌酸激酶在低浓度胍中失活并非起因于二聚体的解聚

本实验室的早期工作已经表明,当肌酸激酶(ATP-肌酸磷酸转移酶,EC 2,7,3,2)用胍或脲变性时,很低浓度的变性剂就可使酶失活;但需更高浓度的胍或脲才能引起用一般物化方法可以观察到的酶的构象变化。此外,在变性剂浓度相同时,酶的失活速度比酶分子整体构象的松散速度快几个数量级。肌酸激酶是二聚体酶,一般认为稀浓度的变性剂会引起寡聚酶的解聚。虽然一些作者认为肌酸激酶在单体状态下可能有活力,但是Degant     

酶活性部位的柔性

虽然结构改变对酶活力的影响的研究已有多年,然而,以前的作者大部分都集中在酶的一级结构的修饰。另一方面,尽管酶构象的完整性对其活力的重要性是早巳知道的,并且对热、酸和变性剂引起的酶分子的伸展的研究文献中也有大量报道,但是伴随变性的活性变化过程却很少研究。我们近年来比较几种酶在用胍和脲变性过程中的活力和构象变化的结果表明,酶的活性部位是处于局部的、与整个酶分子比较对变性剂更敏感的部位。     

低pH诱导光合放氧33 kD蛋白构象显著变化

33 kD蛋白分子是高等植物光系统Ⅱ(PSⅡ)放氧侧3个外周蛋白中的一个, 仅含1个色氨酸残基(W241). CD光谱与荧光谱的研究结果表明, 当溶液的pH由6.2降到2.5时, 33 kD蛋白的溶液构象发生明显变化, 无规卷曲增加, α-螺旋和转角比例降低. 这种变化对pH是可逆的. 低pH下再经NBS修饰, CD光谱特征不变，但200 nm处负峰的峰值降低，表明蛋白构象中的无规卷曲进一步增加. 同时, 33 kD蛋白的柔性降低, 构象变化变成对pH不可逆, 表明NBS修饰W241破坏了33 kD蛋白构象变化的可逆性. NBS修饰后的33 kD蛋白与PSⅡ的结合专一性与修饰前相比大大降低, 且不能提高重组后PSⅡ放氧活力. 这些结果表明低pH是诱导33 kD蛋白构象由适应光合放氧显著变化至失活的主要原因, 而不是NBS修饰. 结合33 kD蛋白与质子的特殊关系, 对低pH诱导的意义进行了讨论.     

氨基酰化酶在低浓度脲溶液中的失活并非解聚所致

氨基酰化酶(Aminoacylasc,EC3.5.1.14)是一个含金属锌离子的二聚体酶,亚基分子量约为43 000.Zn~(2 )位于每个亚基的活性部位上,且为酶的活性所必需,过去的研究结果表明锌离子对酶活性部位结构有一定的稳定作用,最近报道的氨基酸序列表明,该酶分子中有16个色氨酸残基和18个酪氨酸残基.我们已经知道16个色氨酸残基中部分位于分子     

B链氨端去二肽(B1—2)羧端去五肽(B26—30)胰岛素的初步晶体学研究

为了研究各种胰岛素类似物的结构特征和B链羧端肽段的运动特征,在对各种胰岛素类似物广泛的结构比较基础上,梁栋材等人提出了胰岛素分子与其受体分子相互作用的两性表面,阐述了胰岛素分子在与受体结合过程中B链羧端肽段的运动及构象变化特征.Derewenda等人对B29-Al交联胰岛素的研究结果表明,由于B29-Al肽键的联结限制了B链羧端的运动,导致胰岛素失活.其它B链羧端的人变异胰岛素和修饰胰岛素的研究工作     

二氢叶酸还原酶热致构象变化的研究

二氢叶酸还原酶(EC1.5.1.3)存在于所有生物体内,它是细胞中DNA复杂的合成化学中必不可缺少的组分。该酶的抑制剂氨甲喋呤是临床上已应用的抗癌药物,因此对该酶构象变化的研究引起了人们的普遍关注。我们用示差扫描量热法(DSC)研究了温度在290～390K范围内二氢叶酸还原酶的热致构象变化。实验观察到:当以10K/min的升温速度加热酶的冻干粉样品时,在332.5K附近出现一个大的吸热转变,当温度下降至起始温度再进行第二次温度扫描时,该转变峰能够再现,表现出高度可逆性。当在冻干粉样品中加入一定量重蒸水时,从DSC热谱图上可以看到在低温区约313K处有一个像馒头状的吸热峰,峰的形状和峰出现的温度与酶的冻干粉有明显的不同。本文报道了二氢叶酸还原酶热致构象变化的热力学参数,并对实验中观察到的现象作了初步的讨论。     

构象固定的U>P衍生物的合成及其RNase A底物性质

在酶催化反应中,不仅存在底物诱导的酶构象变化,也存在酶诱导的底物构象变化,以达到二者最佳的结合,这称为“诱导吻合”(“induced fit”).Meadows等用2′-,3′-和5′-CMP为抑制剂,通过NMR研究了它们在和RNase A结合时碱基相对于核糖的取向,他们的结论是,2′-CMP采取syn构象,3′-和5′-CMP采取anti构象,2′-CMP和3′-CMP(5′-CMP)取向的不同,和磷酸结合的位置有关系,但作为RNase A的底物的C>P(或U>P),它们在和RNaseA结合时以何种构象为有利构象的问题还没有得到直接的说明.     

DNA甲基化对转基因表达的影响

DNA甲基化在调节真核生物基因表达过程中起着十分重要的作用。在植物转基因研究中，外源DNA甲基化往往易导致外源目的基因失活。利用农杆菌介导将β-葡糖醛酸酶基因（uidA)导入烟草，发现外源uidA基因在部分转基因植株中发生了基因失活现象。Northern杂交实验证实，基因失活的植株内检测不到外源uidA基因的转录产物，同时伴随着基因上游启动子区域的DNA甲基化现象。上述实验结果提示，转基因失活很可能是由于启动子区域甲基化引起的。     

氯离子和溶氧对苯丙氨酸解氨酶的失活作用

由肉桂酸和氨酶法合成L-苯丙氨酸(L-Phe)的反应是热力学上不利的.因为当苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)被用在具有高pH,高氨和相对高的肉桂酸浓度的环境中被认为引起PAL的快速失活.通过转化反应实验,证明氯离子和溶氧的存在是PAL真正失活的因素.     

棕色固氮菌产生的钼配位化合物

在固氮酶的酶促反应中,过渡金属钼在活性部位起着重要作用.但是,钼在固氮酶中的功能及其配位化学迄今尚未彻底阐明.为探索其作用,曾用模型化合物和从固氮酶中提取低分子量的钼肽或钼辅因子来进行研究.本工作是用棕色固氮菌所产生的钼配位化合物     

SCR脱硝催化剂的碱热联合失活

选择性催化还原法(SCR)脱硝催化剂在实际运行过程中会同时发生热失活和化学失活.本文采用不同的焙烧温度模拟催化剂长时间运行所受到的高温影响,制备了碱热联合失活的催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原位红外漫反射光谱(DRIFT)、N2吸附脱附、X射线光电子能谱(XPS)等方法对失活前后的催化剂进行了表征,并测试了催化剂样品的脱硝效率.结果表明,处理温度为600和700℃时,碱热联合失活的催化剂的脱硝效率(80.7%和75.8%),明显低于热失活的催化剂(87.9%和85.9%).高温会引起催化剂烧结和酸性位改变,从而导致催化剂比表面积下降和Brnsted酸性位弱化,引起催化剂的失活.碱金属的沉积会改变催化剂的酸性位,引起Brnsted酸性位的弱化,进一步加剧催化剂的失活.研究还发现,碱金属的沉积会增加催化剂的热稳定性,阻碍高温条件下催化剂中锐钛矿相TiO2向金红石相的转变.     

科学精神的星光——纪念邹承鲁院士诞辰100周年

<正>2023年5月17日是邹承鲁院士诞辰100周年纪念日.邹承鲁(1923～2006)是国际著名生物化学家,中国科学院院士,发展中国家科学院院士,在生物化学领域做出多项具有重大意义的开创性工作,是近代中国生物化学奠基人之一.邹承鲁院士的一生科研成果丰厚卓著,学术品格高洁纯粹.谨以此文,深切缅怀邹承鲁院士.     

封面说明

正合成致死是指两个非致死性基因同时失活导致细胞死亡,是生命活动中一个重要的现象.肿瘤的发生是体细胞基因信息在结构或功能上变异累积的结果.癌细胞在基因水平上存在成千上万的分子突变,但实际上只有少数突变是肿瘤形成所必需的,我们把这些突变称为驱动突变.靶向驱动突变在肿瘤治疗中取得了巨大成功.然而,许多驱动突变不能直接被小分子或抗体靶向,例如功能性缺失驱动突变     

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     

利用桑蚕丝素蛋白制葡萄糖氧化酶传感器的研究

生物活性酶的固定化是几乎所有类型的生物传感器制备过程中必经的步骤。固定化酶的质量,除与生物活性物质本身有关外,固定化技术是一项重要的因素。本文以葡萄糖氧化酶(GOD)为对象,首次利用活蚕液状丝素蛋白的构象变化,即蛋白质的变性现象,将酶固定于蚕丝素蛋白中。用这种新的酶固定化方法所制成的葡萄糖氧化酶传感器,不仅具有制作方便,酶活性降低少,电极稳定性高,响应速度快,寿命长等特点,而且呈现优越的耐热能力。同时,对于同一批制备的酶——丝素蛋白柞品,所制电极的性能有着相当好的重现性,因而具有商品化应用前景。     

钙通道Cav3.1的S4区域在其电压依赖性失活过程中的作用

电压依赖性失活在钙通道的生理功能中起重要作用, 参与通道失活的分子结构域目前还不清楚. 为研究T型钙通道Cav3.1分子中第4跨膜区(S4)在电压依赖性失活中的作用, 用Cav1.2通道(无电压依赖性失活)的S4区替换Cav3.1 (快速电压依赖性失活)的相应S4区域, 构建嵌合通道(chimera), 并在卵母细胞中表达, 用双电极电压钳记录其通道电流. 结果显示, 替换结构域Ⅰ中的S4使Cav3.1的稳态失活曲线左移, V_0.5失活和k_失活值显著改变; 替换其余结构域(Ⅱ~Ⅳ)的S4对失活的电压依赖性无显著影响. 结果表明, 结构域Ⅰ的S4参与通道的失活过程, 不同结构域的S4 在Cav3.1失活中的作用不同, 提示结构域Ⅰ的S4可能起偶联膜电位变化与通道失活的作用, 膜电位变化引起S4移动可能是通道失活区分子结构变化的触发因素.     

胱氨酸氧化反应动力学的脉冲辐解研究

由于在酶反应动力学上的重要性,二硫化合物的氧化还原反应得到了广泛研究。水合电子与二硫化合物(RSSR)的反应产物RSSR~(·-)被证明是导致二硫键断裂从而进一步造成酶失去活性的重要中间体。类似地,可以推测胱氨酸的辐射直接电离产物胱氨酸阳离子CySSCy~(·+),CySS~·也是引起酶失活的中间体。许多人用SO_4~(·-),Br_2~(·-),OH,Ag~(2+),Ag(OH)~+