酸性氨基酸在多肽質(zhì)譜裂解中作用的研究.pdf

1、經(jīng)過(guò)科學(xué)家的不懈努力，上世紀(jì)90年代初提出的人類(lèi)基因組計(jì)劃基本完成，目前已進(jìn)入了后基因組學(xué)時(shí)代，蛋白質(zhì)組研究就是其中很重要的內(nèi)容。要進(jìn)行該研究，就需要測(cè)定每一個(gè)蛋白質(zhì)中的氨基酸序列組成、結(jié)構(gòu)和功能。
　　 近年來(lái)隨著蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)的飛速發(fā)展，生物質(zhì)譜技術(shù)已成為蛋白質(zhì)的氨基酸序列組成的測(cè)定和結(jié)構(gòu)研究中一種不可或缺的鑒定技術(shù)。利用質(zhì)譜對(duì)相關(guān)蛋白質(zhì)進(jìn)行序列測(cè)定，需先將蛋白質(zhì)用蛋白酶酶解（如胰蛋白酶可水解Lys或Arg的-C端形成的

2、肽鍵）成肽段，之后對(duì)這些肽段進(jìn)行鑒定與分析。雖然，科學(xué)家已經(jīng)建立了多肽質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)，但在現(xiàn)實(shí)的測(cè)定與分析中，時(shí)常會(huì)遇到一些強(qiáng)的碎片峰并非常規(guī)的離子，無(wú)法用常規(guī)的質(zhì)譜裂解碎片進(jìn)行歸屬，酸性氨基酸在多肽質(zhì)譜裂解中的作用機(jī)理尚未闡明。因此，對(duì)多肽分門(mén)別類(lèi)，研究某一類(lèi)多肽的裂解情況，以便為進(jìn)一步完善多肽質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)，為拓寬質(zhì)譜技術(shù)在多肽及蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的應(yīng)用提供參考依據(jù)與理論支持。
　　 本論文選取了含酸性氨基酸的多肽，分別通過(guò)氧化、改變

3、氨基酸的種類(lèi)或位置來(lái)研究酸性氨基酸在多肽裂解中的作用，同時(shí)還研究了含酸性氨基酸多肽發(fā)生氮端乙酰化與碳端酰胺化修飾前后的多肽裂解差異。在質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)中，分別通過(guò)質(zhì)譜裂解效率曲線(xiàn)及二級(jí)質(zhì)譜圖等手段，評(píng)價(jià)了多肽酸性氨基酸變化及端點(diǎn)修飾前后多肽裂解的差異;在量子化學(xué)計(jì)算中，研究了多肽酸性改變及端點(diǎn)修飾前后主鏈酰胺鍵上相關(guān)原子電荷分布的變化情況;將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算的電荷分布相關(guān)聯(lián)，探討了酸性氨基酸在多肽質(zhì)譜裂解過(guò)程中的作用。論文主要包括以下三個(gè)部分

4、的研究?jī)?nèi)容:
　　 第一部分:以含易被氧化氨基酸——半胱氨酸的多肽作為研究對(duì)象，通過(guò)質(zhì)譜與量子化學(xué)計(jì)算來(lái)探討氧化前后多肽裂解效率的變化情況。質(zhì)譜試驗(yàn)結(jié)果表明，含半胱氨酸的多肽氧化后，其加氧產(chǎn)物均比原肽容易裂解，且氧化程度越深（即酸性越強(qiáng)），越容易裂解。量子化學(xué)計(jì)算所得到的電荷分布結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)，對(duì)于多肽RGDC，隨著氧化程度的加深，作為主要斷裂位點(diǎn)的第三個(gè)酰胺鍵上QO/QN值則一直增大，這說(shuō)明加氧后酰胺鍵的氮原子對(duì)質(zhì)子的吸引

5、力要比氧原子對(duì)質(zhì)子的吸引力變得更強(qiáng)，從而使促使多肽更加容易裂解;對(duì)于GRCG及其衍生物，隨著氧化程度的加深，酰胺鍵上QH/Q(O+N)值一直減小，這表明質(zhì)子更容易流動(dòng)到酰胺鍵上，促進(jìn)了裂解反應(yīng)的發(fā)生。
　　 第二部分:以質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)及量子化學(xué)計(jì)算方法為研究手段，研究了多肽特定位置處氨基酸種類(lèi)改變(樣品多肽為L(zhǎng)AXSV，X=D、E、C)或多肽中同一氨基酸位置改變(此處研究的氨基酸為谷氨酸，分別為ELASV、LEASV、LAESV、LA

6、SEV及LASVE)前后多肽裂解情況的變化。質(zhì)譜試驗(yàn)結(jié)果表明，特定位置氨基酸由天冬氨酸→谷氨酸→半胱氨酸過(guò)程中，多肽變得難裂解;谷氨酸位置由氮端逐漸移動(dòng)到碳段過(guò)程中，多肽也變得更難裂解。同樣在電荷分布方面，特定位置氨基酸由天冬氨酸→谷氨酸→半胱氨酸過(guò)程中，酰胺鍵上QN值越來(lái)越大，這表明質(zhì)子更難流動(dòng)到酰胺鍵的氮原子上;而谷氨酸位置由氮端逐漸移動(dòng)到碳端過(guò)程中，酰胺鍵上QO/QN值逐漸變小，從這可以看出與氧原子相比，質(zhì)子更難流動(dòng)到酰胺鍵的氮原

7、子上，上述兩種情況下都會(huì)使多肽變得更加難以裂解。
　　 第三部分:通過(guò)對(duì)多肽端點(diǎn)進(jìn)行修飾——氮端乙?；c碳端酰胺化，以質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)與量子化學(xué)計(jì)算為平臺(tái)，研究上述情況下多肽裂解的變化情況。本部分研究的多肽主要是氮端乙?；c碳端酰胺化前后的GRCG及LAXSV(X=D、E、C)。
　　 研究表明，經(jīng)氮端乙?；揎椇螅嚯淖兊酶尤菀琢呀?而當(dāng)碳端酰胺化后，多肽的裂解未有變化或變得更加困難。而上述結(jié)論也得到酰胺鍵上電荷分布情況變化

8、的有力支持，氮端乙?；揎椇蟮亩嚯钠漉０锋I上QN增大，表明氮原子變得更加容易吸引質(zhì)子，從而促進(jìn)了多肽的裂解;而碳端酰胺化后的多肽酰胺鍵上QN則未有變化或減小，表明氮原子吸引質(zhì)子的能力未有改變或變得更難吸引質(zhì)子，從而使多肽裂解情況未有變化或更難裂解。
　　 本論文的研究成果表明，氧化條件下，多肽中酸性的增強(qiáng)可以使質(zhì)子更容易流動(dòng)到酰胺鍵上或其氮原子上，從而促進(jìn)多肽的裂解;而直接改變氨基酸種類(lèi)時(shí)，酸性的增強(qiáng)使酰胺鍵上氮原子更加排斥質(zhì)子