物理場(chǎng)作用下的蛋白質(zhì)折疊和酶催化研究.pdf

1、當(dāng)今的蛋白質(zhì)物理學(xué)和化學(xué)主要關(guān)注兩個(gè)問題:蛋白質(zhì)折疊問題和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。折疊過程和折疊后蛋白質(zhì)所顯示出的生物功能（特別是酶催化功能）是蛋白質(zhì)研究的主線。酶催化是蛋白質(zhì)最為重要的功能之一。
　　蛋白質(zhì)折疊的機(jī)制是以尿素或鹽酸胍作為變性劑通過研究蛋白質(zhì)的去折疊的途徑進(jìn)行探索的。與變性劑誘導(dǎo)的去折疊不同，我們利用電場(chǎng)拉伸蛋白質(zhì)分子以引發(fā)蛋白質(zhì)的去折疊反應(yīng)。我們觀察到強(qiáng)度為1.5 V/cm的靜電場(chǎng)能夠有效地誘導(dǎo)牛血清白蛋白(

2、BSA)的去折疊過程。電場(chǎng)誘導(dǎo)的去折疊行為與變性劑誘導(dǎo)的行為十分不同，但卻類似于聚合物凝膠的蠕變。在移除電場(chǎng)后蛋白質(zhì)構(gòu)象能夠在一定程度上恢復(fù)到天然狀態(tài)。但是這種再折疊是一個(gè)緩慢的過程，而且它并不遵從變性劑誘導(dǎo)的去折疊后的再折疊規(guī)律。電驅(qū)動(dòng)的蛋白質(zhì)變性和復(fù)性是一個(gè)被用來測(cè)量的蛋白質(zhì)折疊途徑和動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)單而易于控制的技術(shù)。它可為蛋白質(zhì)折疊問題的研究提供一種新的工具。
　　蛋白質(zhì)以二態(tài)或多態(tài)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行折疊。氨基酸在不同的動(dòng)力學(xué)中扮演著十分

3、不同的角色。許多容易形成α-螺旋、β-折疊片和轉(zhuǎn)角規(guī)整二級(jí)結(jié)構(gòu)的殘基能夠加快二態(tài)小蛋白的折疊速率。親水的柔性殘基能夠促進(jìn)多態(tài)大蛋白的折疊速率。對(duì)于一個(gè)氨基酸，極性、體積、可及表面積、等電點(diǎn)、殘基暴露和相轉(zhuǎn)移能對(duì)蛋白質(zhì)折疊動(dòng)力學(xué)的影響不大。半胱氨酸是一個(gè)特殊的氨基酸，它強(qiáng)烈加速二態(tài)折疊，但卻減速多態(tài)折疊。這一結(jié)果不僅為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)提供了一種見解，而且可以對(duì)改變折疊動(dòng)力學(xué)的點(diǎn)突變進(jìn)行指導(dǎo)。
　　電化學(xué)生物傳感器通常用于許多痕量物質(zhì)的

4、偵測(cè)。本文我們開發(fā)出另一種方法將生物傳感器用于酶活性檢測(cè)，通過測(cè)量在各種底物和抑制劑的濃度下的電解電流來跟蹤酶的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)行為?？疾炝嗽诶备^氧化物酶電極上H2O2的穩(wěn)態(tài)和前穩(wěn)態(tài)還原反應(yīng)。結(jié)果表明只有穩(wěn)態(tài)電流隨底物濃度的變化服從嚴(yán)格的Michaelis-Menten方程，而穩(wěn)態(tài)電流隨抑制劑濃度的變化有一個(gè)明顯的間斷。對(duì)于前穩(wěn)態(tài)時(shí)段，無論是催化還是抑制都顯現(xiàn)出了一個(gè)輸出電流的突變。這些現(xiàn)象是普遍存在的，很可能潛藏著生物化學(xué)的基本原理。<

5、br>　　我們利用所設(shè)計(jì)的電化學(xué)生物傳感器來監(jiān)測(cè)酶活性對(duì)超聲刺激的響應(yīng)。在辣根過氧化物酶(HRP)作用下的H2O2的還原反應(yīng)伴隨著生物傳感器電流的升高，升高的幅度與酶活性成正比。該生物傳感器的快速響應(yīng)使得連續(xù)性檢測(cè)酶活性的動(dòng)態(tài)變化成為了可能。由此，我們提出了一種基于該生物傳感器的酶活性檢驗(yàn)方法，該方法可實(shí)時(shí)估價(jià)超聲對(duì)酶活性的影響。結(jié)果表明，當(dāng)頻率接近一個(gè)給定的數(shù)值時(shí)酶活性趨于一個(gè)極大值。隨著超聲功率的增高，酶催化的速率變得更快。超聲振蕩