用二茂铁作底物测定漆树漆酶的活性

漆酶是含铜金属酶,在自然界主要分布于漆树漆液(生漆)和真菌类植物中,分别称漆树漆酶和真菌漆酶。漆酶能催化多元酚和多氨基苯等底物氧化,对金属有机化合物的催化氧化尚不多见。测定漆酶的活性有氧吸收法、分光光     

环糊精衍生物在分子识别中的微结构变化

生物体中的化学过程是在高度组织化的集合体中进行的。酶的催化活性和高选择性首先依赖于酶对底物的分子识别和结合成复合体。 目前用一些人工合成的主体作为酶模型来模拟对底物的识别和结合,已显示令人瞩目的催化和选择功能。但是为了阐明酶-底物结合的机理,包括所发生的构象变化和诱导楔合     

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.     

SAM自由基酶研究进展:新反应与新机制

S-腺苷-L-蛋氨酸(S-adenosyl-L-methionine, SAM)自由基酶是当今酶学领域的研究热点.该类酶通过结合的辅因子SAM和[4Fe-4S]簇催化生物体中一系列重要的自由基反应,自2001年被正式命名以来,成员不断壮大,目前已成为最大的酶家族之一.近年来, SAM自由基酶领域有大量新反应和新催化机制被报道.本文对近5年部分代表性成果进行酶催化机制的介绍,内容涉及核糖体肽翻译后修饰、核苷类化合物以及多种小分子生物合成.通过底物分类,让读者更容易理解SAM自由基酶催化反应的广泛性与多样性.同时对该领域新发现的新颖的有机金属催化自由基反应机制进行了介绍,并对SAM自由基酶领域的未来发展方向进行展望.     

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.     

一个模拟固氮酶某些性状的无机催化剂

固氮酶是一个含金属钼和铁的蛋白质。在催化还原分子氮及其他底物的过程中,是钼还是铁,或者钼和铁同时与底物首先络合,是迄今尚未阐明的问题。在第二次全国化学模拟生物固氮交流会上,我们曾报道二氯四呲啶铁在溶液中催化还原叠氮化物为氨的活性受外加钼酸钠的促进。进一步的实验表     

模拟过氧化物酶催化荧光反应的研究——CV-H_2O_2-Mn~Ⅲ-T(4-TAP)P

随着仿生学和生物无机化学的发展,天然酶的模拟工作越来越受到重视,因为模拟酶不仅成本低,而且稳定性好。日本Yutaka Saito等人曾合成MnTPPS_4络合物,替代过氧化物酶作为催化剂用于酚和胺类化合物的氧化显色反应。对Guilbault等人提出的过氧化物酶催化H_2O_2氧化高香草酸的荧光反应,我们曾从底物角度进行研究。本文依据过氧化物酶的活性中心结构,合成了一种金属卟啉化合物,四(4-三甲铵基苯)卟啉和锰的络合物Mn~Ⅲ-T(4-TAP)P,用于模拟辣根过氧化物酶(HRP),催化H_2O_2氧化佳味醇的氧化偶联反应,     

漆树漆酶对二茂铁衍生物及其配合物的催化氧化

漆酶催化氧化的底物主要是酚类和芳胺类化合物,对二茂铁衍生物及其配合物(Fc-R)作底物的研究并不多见。本实验选择对Fc-R溶解度较大、水溶性好的二乙二醇丁醚(DGBE)为溶剂,以湖北竹溪漆树漆酶为催化     

应用广义活性指标预测酶催化反应的分子间活性

为了进一步验证广义活性指标的合理性与准确性,本文将其应用到了大分子生物体系中,结合局域硬软酸碱(HSAB)原理,研究酶催化反应的活性序列,即砷酸盐还原酶ArsC(1LJU10～17)和低分子量的磷酸盐还原酶LWMPTPase(1PNT12～18)分别亲核进攻砷酸盐和磷酸盐的所有形式(H3YO4/H2YO4-/HYO42-/YO43-,Y=As/P)的反应活性序列,其中,广义局域软度由有限差分近似下的从头计算B3LYP/6-311+G(d,p)方法和直接的ABEEMσπ方法获得.随着底物的负电荷不断增大,体系的整体软度和中心原子的局域软度均变得更软,砷酸盐及其还原酶也比磷酸盐及其还原酶要软.利用广义局域软度结合软度的匹配规则,可知随着底物负电荷的逐渐增加,原子个数较大的酶与底物之间的反应活性不断升高,并且-2价的阴离子(HAsO42-和HPO42-)能够在溶液中稳定存在.所预测的活性序列与实验所测得的结果是相一致的,可见,广义局域软度在预测分子间活性方面能够给出合理的预测.然而,原局域软度结合软度的匹配原则在预测接近真实体系的分子间活性的时候,却得到与实验相反的结果.     

酶的研究与生命科学(一)：酶本质的理解和认识

酶是生物催化剂,通过催化化学反应而参与了几乎所有生命过程,因此对酶的研究既深化了对生命现象的理解和认识,又为相关疾病治疗提供了新方案。1897年无细胞酵母发酵的发现启动了现代酶学研究的序幕,随后几十年先后分离并合成辅酶,证明酶的本质为蛋白质,发现了具有催化功能RNA等,此外,通过解析核糖核酸酶结构而阐明一级结构决定高级结构以及结构与活性之间的关联等,这些成果极大地拓展了人们对酶本质的理解和认识,做出卓越贡献的科学家也因此荣获诺贝尔奖。     

固氮酶催化固氮活性中心的初步模型——兼论双氮分子络合活化的结构条件

近年来,固氮酶催化的生物固氮作用以及它的化学模拟,引起了国际上生物化学和化学工作者的重视。在酶这类生物化学催化剂中,固氮酶一般只作用于某些类型的小分子底物,未表现出严格的专一性,还原作用也受到一些通常抑制剂的抑制;酶变率相对地说是很低的。这些     

菠菜叶片中胆碱加单氧酶的分离

一些植物适应胁迫的重要特点之一是在细胞质中积累有机渗透调节剂相容溶质(ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｓｏｌｕｔｅ),以维持细胞质与其内(液泡)外环境的渗透平衡.甜菜碱是最重要的相容溶质.植物中,以胆碱为底物,经两步酶促氧化生成甜菜碱,中间产物为甜菜碱醛,催化第一步的为胆碱加单氧酶(Ｃｈｏｌｉｎｅｍｏｎｏｏｘｙｇｅｎａｓｅ,ＣＭＯ).此酶性质极不稳定,活性测定也比较复杂困难,因而很长时间未能分离纯化.1995年Ｂｕｒｎｅｔ等人[1]纯化了菠菜ＣＭＯ,它为一种均一的二聚体,单体分子量为45ｋｕ,带红黄色,在459ｎｍ有吸收峰.该法是将菠菜叶片…     

用甲基橙作紫外探针表征聚乙撑亚胺衍生物的疏水微区

在酶的结构中,疏水部位的底物结合作用(Substrate binding)是酶的一个非常主要的功能.在酶的功能模拟中,引入类似于酶的微区对于理解酶的特殊催化能力具有重要意义.前文报道了不等性微区概念的提出并用 NMR 技术表征了聚乙撑亚胺(PEI)衍生物的疏水微区.本文利用甲基橙(MO)染料作探针进一步表征了 PEI 衍生物的疏水微区.甲基橙的最大吸收蜂(λ_(max))在低极性的介质中移向低波长:在水中λ_(max) 为465nm,在有机溶剂中为420—430nm.这一位移已被用于表征溶液中聚合物的微环境.因此,由部分季铵化的 PEI 提供的微环境的本质同样可以通过 PEI 衍生物对 MO 紫外吸收的影响来进行研究.     

类酶聚合物的合成及其对活性酯水解反应的催化作用

五十年代,Bender等开创了用化学模拟的方法来研究酶的催化历程。六十年代以后,许多化学家应用合成的聚合物来模拟酶对活性酯水解反应的催化作用。在这些研究中,绝大多数是采用由加成聚合反应所得的以聚乙烯为主链的聚合物,将催化基团和相互作用的基团     

参与还原型H~+-ATP酶光活化的质子梯度

水的氧化和还原质醌(reduced plastoquinone, PQH_2)的氧化所释放的质子(proton,H~+)用于膜上腺苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)酶复合体催化的ATP形成。而质子从产生部位到ATP酶复合体膜内质子通路(proton channel, CF_0)的传导途径还没有定论。Mitchell曾提出化学渗透假说,认为膜内外水相质子浓度差或非区域化质子梯度偶     

有益环境的催化转换酶

有益环境的催化转换酶生产“设计者”酶——大自然特有的催化剂变体——也许比科学家们曾经想的要简单。牛津大学的化学家们通过改变构造酶的几百种氨基酸中仅仅一个氨基酸，迫使这种酸从事于与它底物不同的化学作用。该技术可以通向研究更干净的生产药物和其它有用化学药...     

萤火虫荧光素酶基因在家蚕中的表达

萤火虫荧光素酶Luciferase(EC1.13.12.7)在MgATP存在时,催化D-荧光素氧化脱羧,同时发出可见光,最大发射波长为562nm.总反应式如下:Luciferin ATP O_2(?)Oxyluciferin AMP PP_i H_2O hv医学中用荧光素酶测定ATP的含量,不仅简便、准确、而且灵敏,可以检测到10~(-14)mol/L水平的ATP.近年来分子生物学中应用荧光素酶基因作报道基因.应用现代检测仪器可以检测到10~(-19)mol的酶量,比检测CAT灵敏100—1000倍.现在发展了将底物D-荧光素渗透到细     

酶的研究与生命科学(二):氧化酶和ATP酶的研究

生物氧化是机体能量生成的基础,是生命得以维持的基本保证。细胞色素氧化酶的发现开启了现代生物氧化研究的序幕:一方面鉴定了大量氧化酶,从而充实了氧的利用特征;另一方面脱氢酶及辅助因子的鉴定进一步理解了生物氧化的本质为氢与氧结合生成水,同时释放能量促使ATP生成的过程。ATP合酶和Na+,K+-ATP酶的发现推动了对ATP生成和利用机制的研究。许多酶的催化都需要ATP的辅助,如泛素连接酶等,相关研究拓展了对细胞内物质代谢的认识。笔者通过生物氧化(亦称生物能学)发展过程的介绍而展现氧化酶和ATP酶的重要性。     

对映选择性催化萘普生乙酯水解的多克隆抗体

根据酶的活性中心能专一性地结合反应的过渡态,降低反应的活化能从而催化反应进行的原理,模拟反应的过渡态,设计并合成一有机分子(其空间结构和电荷分布方面都与反应的过渡态相类似)作为半抗原联接载体蛋白后免疫动物,经细胞杂交技术,成功地获得具有催化功能的抗体。这种把抗体的极其多样性和酶的巨大的催化能力等特性结合在一起的催化抗体,为传统的化学和免疫学研究开辟了一个崭新的方向。自报道第一例能催化酯水解的抗体以来,催化抗体己显示能催化多种反应,包括了酶催化的所有反应类型,如水解反应、基团转移反应、异构化反应、裂解反应、氧化-还原反应以及一些双分子反应等。因此,设计具有特异性的催化抗体,在化学、生物学、医学等领域无疑将显示巨大的应用潜力。     

铜离子抑制腺苷同型半胱氨酸水解酶的活性

利用 E.coli JM109菌株高效表达和纯化了重组人的 S-腺苷同型半胱氨酸（AdoHcy）水解酶.初步研究了铜离子对AdoHcy水解酶活性的影响.结果表明,Cu2 可以抑制酶的活性,其抑制能力随着Cu2 浓度增加而增大;Cu2 对 AdoHcy水解酶活性抑制是一个时间依赖的过程,其表观速率常数为（1.08±0.15）min-1.自然底物腺普（AdoHcy）的存在可以明显减弱 Cu2 抑制酶活性的能力。研究结果表明,Cu2 可能与酶的自然底物以某种类似方式竞争结合,从而抑制酶的活性.