物理場作用下的蛋白質折疊和酶催化研究.pdf

1、當今的蛋白質物理學和化學主要關注兩個問題:蛋白質折疊問題和蛋白質結構與功能之間的關系。折疊過程和折疊后蛋白質所顯示出的生物功能（特別是酶催化功能）是蛋白質研究的主線。酶催化是蛋白質最為重要的功能之一。
　　蛋白質折疊的機制是以尿素或鹽酸胍作為變性劑通過研究蛋白質的去折疊的途徑進行探索的。與變性劑誘導的去折疊不同，我們利用電場拉伸蛋白質分子以引發(fā)蛋白質的去折疊反應。我們觀察到強度為1.5 V/cm的靜電場能夠有效地誘導牛血清白蛋白(

2、BSA)的去折疊過程。電場誘導的去折疊行為與變性劑誘導的行為十分不同，但卻類似于聚合物凝膠的蠕變。在移除電場后蛋白質構象能夠在一定程度上恢復到天然狀態(tài)。但是這種再折疊是一個緩慢的過程，而且它并不遵從變性劑誘導的去折疊后的再折疊規(guī)律。電驅動的蛋白質變性和復性是一個被用來測量的蛋白質折疊途徑和動力學簡單而易于控制的技術。它可為蛋白質折疊問題的研究提供一種新的工具。
　　蛋白質以二態(tài)或多態(tài)動力學進行折疊。氨基酸在不同的動力學中扮演著十分

3、不同的角色。許多容易形成α-螺旋、β-折疊片和轉角規(guī)整二級結構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多態(tài)大蛋白的折疊速率。對于一個氨基酸，極性、體積、可及表面積、等電點、殘基暴露和相轉移能對蛋白質折疊動力學的影響不大。半胱氨酸是一個特殊的氨基酸，它強烈加速二態(tài)折疊，但卻減速多態(tài)折疊。這一結果不僅為蛋白質結構預測提供了一種見解，而且可以對改變折疊動力學的點突變進行指導。
　　電化學生物傳感器通常用于許多痕量物質的

4、偵測。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，通過測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動力學行為。考察了在辣根過氧化物酶電極上H2O2的穩(wěn)態(tài)和前穩(wěn)態(tài)還原反應。結果表明只有穩(wěn)態(tài)電流隨底物濃度的變化服從嚴格的Michaelis-Menten方程，而穩(wěn)態(tài)電流隨抑制劑濃度的變化有一個明顯的間斷。對于前穩(wěn)態(tài)時段，無論是催化還是抑制都顯現(xiàn)出了一個輸出電流的突變。這些現(xiàn)象是普遍存在的，很可能潛藏著生物化學的基本原理。<

5、br>　　我們利用所設計的電化學生物傳感器來監(jiān)測酶活性對超聲刺激的響應。在辣根過氧化物酶(HRP)作用下的H2O2的還原反應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使得連續(xù)性檢測酶活性的動態(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方法，該方法可實時估價超聲對酶活性的影響。結果表明，當頻率接近一個給定的數(shù)值時酶活性趨于一個極大值。隨著超聲功率的增高，酶催化的速率變得更快。超聲振蕩