海藻糖抑制蛋白質(zhì)脲和酸變性的研究.pdf

1、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性研究在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)理論研究以及蛋白質(zhì)藥物生產(chǎn)等應(yīng)用領(lǐng)域方面均具有重要意義。已有研究表明,多羥基類滲透劑海藻糖能夠有效提高蛋白質(zhì)穩(wěn)定性。但海藻糖抑制蛋白質(zhì)脲和酸變性的分子機(jī)理、熱力學(xué)和動力學(xué)行為等尚不清晰。針對上述問題,本文利用分子動力學(xué)模擬和多種實(shí)驗(yàn)方法,系統(tǒng)研究了海藻糖對于蛋白質(zhì)脲和酸變性的抑制作用。
　　在海藻糖抑制蛋白質(zhì)脲變性方面,首先采用全原子分子動力學(xué)模擬方法,研究了海藻糖抑制蛋白質(zhì)脲變性的分子機(jī)理

2、。研究發(fā)現(xiàn),海藻糖通過氫鍵與脲發(fā)生直接相互作用,使得脲和海藻糖一起在蛋白質(zhì)表面被優(yōu)先排阻,從而抑制了蛋白質(zhì)的脲變性。隨后應(yīng)用停流熒光光譜研究了海藻糖抑制蛋白質(zhì)脲變性的動力學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)低濃度海藻糖不能改變蛋白質(zhì)脲變性的展開路徑,但快速展開階段的速率常數(shù)和振幅均隨海藻糖濃度增大而降低;高濃度的海藻糖使蛋白質(zhì)脲變性展開途徑由雙階段轉(zhuǎn)變?yōu)閱坞A段,且其速率常數(shù)和振幅也均隨海藻糖濃度增大而逐漸降低。
　　在海藻糖抑制蛋白質(zhì)酸變性方面,首先采用

3、多種光譜技術(shù)研究了海藻糖對蛋白質(zhì)酸變性的抑制作用,發(fā)現(xiàn)海藻糖能夠誘導(dǎo)酸變性的蛋白質(zhì)形成熔球態(tài)。停流熒光光譜檢測發(fā)現(xiàn),低濃度海藻糖對蛋白質(zhì)脲變性的展開路徑基本沒有影響,但高濃度海藻糖使三階段的酸變性展開路徑轉(zhuǎn)變?yōu)殡p階段。三個展開階段的速率常數(shù)均隨海藻糖濃度增大而線性降低,與此同時,快速和中間階段的振幅隨海藻糖濃度增大而逐漸降低,但對于慢速階段的振幅變化無明顯影響。因此,海藻糖抑制蛋白質(zhì)酸變性的動力學(xué)行為主要是通過限制蛋白質(zhì)去折疊過程中的構(gòu)

4、象變化并降低蛋白質(zhì)伸展速率。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步開展了海藻糖和NaCl協(xié)同抑制蛋白質(zhì)酸變性的研究。熒光光譜實(shí)驗(yàn)及熱力學(xué)分析證實(shí)了海藻糖和NaCl能夠協(xié)同抑制蛋白質(zhì)酸變性。通過停流熒光光譜數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),隨著NaCl濃度和/或海藻糖濃度的增大,蛋白質(zhì)酸變性展開過程的動力學(xué)途徑由三階段依次轉(zhuǎn)變?yōu)殡p階段和單階段展開途徑。海藻糖和NaCl協(xié)同抑制蛋白質(zhì)酸變性的動力學(xué)行為,主要是通過限制蛋白質(zhì)去折疊過程中的構(gòu)象伸展程度,而對于蛋