多光谱方法结合理论计算探究金属β-内酰胺酶SMB-1与亚胺培南之间的相互作用

金属β-内酰胺酶(MβLs)可以水解几乎所有的β-内酰胺类抗生素,这是导致细菌感染治疗中产生耐药性的主要机制。迄今为止,由于缺乏临床批准的抑制剂,这已成为全球关注的问题。最近来自粘质沙雷氏菌的SMB-1被发现是一种新型的B3亚类MβL,它可以灭活几乎所有含β-内酰胺环的抗生素。为了明确SMB-1与β-内酰胺类抗生素的特异性分子识别和作用机制,采用内源性荧光光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱及分子对接方法对碳青霉烯类抗生素亚胺培南(IMIP)与金属β-内酰胺酶SMB-1之间的相互作用机制进行探究。猝灭光谱结果表明IMIP可以使SMB-1内源性荧光猝灭,且猝灭机制为动态和静态组合猝灭,其中静态猝灭为主,结合常数K a为16.11×10^(3)L·mol^(-1)(277 K),表明两者之间具有很强的结合力;根据Van’t Hoff方程得出结合过程中的热力学参数ΔG<0,ΔH=-79.65 kJ·mol^(-1),ΔS=-238.69 J·mol^(-1),说明两者的结合是由焓变和熵变共同驱动的,且氢键和范德华力为主要作用力;同步荧光结果中,随着IMIP浓度的增加,SMB-1最大发射波长均发生蓝移4.4和2.9 nm,表明Tyr和Trp残基参与IMIP与SMB-1的结合过程;三维荧光光谱中IMIP加入后,SMB-1的Peak B和Peak C强度显著降低,表明SMB-1与IMIP作用之后的微环境和构象发生了改变,与同步荧光结果一致。分子对接结果中IMIP的β-内酰胺环进入SMB-1的结合口袋,而侧链因空间位阻效应位于活性口袋的外部,表明SMB-1主要是识别IMIP的核心结构,与其R2侧链的作用较弱;与IMIP参与作用的氨基酸残基包括Ser175,Thr177,Gln157,His215和Glu217,表明这些氨基酸残基与活性部位的两个锌离子是设计具有强亲和力的SMB-1抑制剂的关键因素;结合自由能也为负值,表明两者的结合是一个自发放热的过程,与荧光结果一致。该研究提供了对SMB-1与IMIP的识别和结合的见解,可能有助于设计β-内酰胺酶新底物和开发对超级细菌具有抗性的新抗生素。

钳蝎毒中抗癫痫肽、镇痛肽和抗肿瘤肽的快速同时分离和鉴定

采用ShimPackWCX1型阳离子交换高压色谱柱对中国东亚钳蝎全蝎毒进行了分离,在鉴定了其中的抗癫痫肽、镇痛肽和抗肿瘤肽活性峰的基础上,应用ShimPackDIOL300型凝胶排阻高压色谱柱对它们进行了进一步分离和鉴定,可以得到较纯的3种多肽。在高压色谱所提供的全蝎毒分离信息的基础上,应用与ShimPackWCX1色谱柱具有相同交换基团的、具有较大吸附容量的CMSepharoseCL6B软胶介质在低压色谱上对全蝎毒进行了分离,并分别对其中的抗癫痫肽、镇痛肽和抗肿瘤肽进行了鉴定。

非还原脲变性蛋白溶菌酶稀释复性过程中集聚现象的研究

用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、阴极聚丙烯酰胺凝胶电泳和高效凝胶排阻色谱法,研究了非还原脲变性蛋白溶菌酶在稀释复性过程中的集聚现象.实验发现,在整个稀释复性过程中,没有蛋白溶菌酶集聚体沉淀产生.当最终复性液中蛋白溶菌酶浓度小于4.0mg/mL时,复性过程中不会形成蛋白溶菌酶分子集聚体;当最终复性液中蛋白溶菌酶浓度介于4.0～8.0mg/mL时,复性过程中会形成由非共价相互作用所引起的蛋白溶菌酶二分子和三分子集聚体;而当最终复性液中蛋白溶菌酶浓度大于8.0mg/mL时,复性过程中除了会形成二分子和三分子蛋白溶菌酶集聚体外,还会形成四分子蛋白溶菌酶集聚体.在此基础上,结合文献,对非还原脲变性蛋白溶菌酶的稀释复性过程进行了描述.

脲或盐酸胍溶液中变性溶菌酶复性过程中集聚体的研究

建立在蛋白质变性-复性三态模型的基础上,给出了一个描述在变性液中变性蛋白质复性时蛋白质浓度和其复性率的关系式.通过这个关系式,可以获得两个重要的描述蛋白质变性-复性体系特征的参数,一个是包含在一个集聚体分子中的变性蛋白质的分子数目n,另一个是蛋白质从原始态到形成集聚体过程中的表观集聚平衡常数K.以三种溶菌酶在脲和盐酸胍溶液中的变性-复性过程对此方程进行了验证,结果表明所给出的方程能够很好地描述三种溶菌酶在这两种变性液中的复性结果,三种溶菌酶在两种变性液中有形成二分子集聚体的趋势.变性溶菌酶在复性过程中的电泳和高效凝胶排阻色谱也同时能够监测到复性过程中集聚体的形成,并且监测结果与上述方程所得的结果一致.

蛋白质在疏水色谱中的变性热力学

研究21～80℃温度范围内一些蛋白质和小分子在疏水相互作用色谱中的热行为.利用Van＇t Hoff作图(lnk＇-1/T)测定蛋白质分子的热力学参数(△H°,△S°和△G°),根据标准熵变(△S°)和标准自由能变(△G°)判断蛋白质在色谱过程中的构象变化,通过△H°-△S°的线性关系估计蛋白质变性时的“补偿温度”(β),鉴定蛋白质在疏水相互作用色谱中保留机理的同一性.

体积排阻色谱法研究变性溶菌酶分子复性过程中集聚体的形成

在体积排阻色谱柱上研究了还原剂存在时脲和盐酸胍变性的 3种溶菌酶溶液的复性和分离过程。当变性液中原始溶菌酶浓度大于 10g/L时,变性溶菌酶在体积排阻色谱柱上除了复性为与未变性溶菌酶出峰时间相同的复性态溶菌酶分子外,还形成了溶菌酶折叠中间体的二分子集聚体。这个结果得到了用稀释法复性时溶菌酶的蛋白电泳检测结果的支持。与稀释法复性相比较,用体积排阻色谱法复性时所形成的折叠中间体二分子集聚体的量要远远低于用稀释法所形成的集聚体的量。

原核表达融合型血管生成抑制剂Kringle 5发酵条件的优化和初步纯化

在构建融合型Kringle5原核表达重组菌BL21(DE3)pET32a/K5的基础上,通过改变培养基的成分,确定了适宜于重组菌生长和融合Kringle5蛋白表达的培养基。采用正交实验方法,对融合型血管生成抑制剂Kringle5原核表达重组菌的发酵条件进行了优化,通过发酵罐中重组菌的分批培养,确定了培养液中的最佳溶氧量。采用优化后的发酵工艺,在20L发酵罐中融合Kringle5的表达量可达0.59g.L·1。最后在Cu2+螯合的SepharoseFastFlow层析介质上对融合Kringle5进行了初步纯化,其纯度约为80%。

疏水相互作用色谱中蛋白质保留值的预测

全面考虑了疏水色谱中蛋白质、固定相和流动相之间的各种相互作用,特别强调了流动相中盐和水的作用。提出了一个能够准确预测较宽浓度范围内蛋白质在疏水色谱中保留值的方程式,以实验数据对此方程进行了验证。结果表明,无论洗脱曲线是否存在极小值,本文所提出的方程式都能予以良好地描述。

三步柱色谱法从江浙蝮蛇蛇毒中分离纯化类凝血酶

建立了一种用CM Sepharo se CL-6B阳离子交换、DEAE Sepharo se Fast F low阴离子交换和Sephadex G-75凝胶排阻三步柱色谱从江浙蝮蛇蛇毒中分离纯化类凝血酶的方法。在实验室小柱分离方案的基础上,对该纯化工艺进行了放大。当上样量达实验室小柱的25倍时,所得类凝血酶的质量指标与实验室小柱基本一致。采用该法所得的蝮蛇类凝血酶经Sh im-pack D io l-300高效凝胶排阻柱测得其相对分子质量约为33 500,用Sh im-pack VP-OD S反相色谱柱检测其纯度约为96%。从江浙粗蛇毒中提取类凝血酶时,类凝血酶的总质量收率约为0.3%,总活性收率约为64%,比活可达2 000U/m g。

疏水界面上标准蛋白质吸附等温线的研究

测定了几种具有代表性的标准蛋白质在疏水色谱填料上的吸附等温线。除溶菌酶和牛血清白蛋白的吸附近似呈线性外，细胞色素－ｃ、肌红蛋白、胰岛素、α－淀粉酶和卵清蛋白均呈凸型吸附。用Ｌａｎｇｍｕｉｒ、计量置换吸附模型（ＳＤＭ－Ａ）、ＢＥＴ和Ｊｏｖａｎｏｖｉｃ吸附模型对这些蛋白的吸附等温线拟合后发现，ＳＤＭ－Ａ关系式能够良好描述这７种蛋白的吸附，Ｌａｎｇｍｕｉｒ关系仅能较好地描述后５种蛋白质的吸附。而Ｊｏｖａｎｏｖｉｃ和ＢＥＴ关系式对上述两类蛋白质吸附的描述欠妥。实验发现对于不同盐浓度条件下卵清蛋白的吸附，用ＳＤＭ－Ａ和Ｌａｎｇｍｕｉｒ公式拟合所得的参数与盐浓度之间呈现出一定的规律性。

重组鼠源角质细胞生长因子的发酵表达优化及纯化

通过正交实验优化了融合型小鼠角质细胞生长因子(rm-KGF)重组大肠杆菌的发酵和诱导表达条件。优化后的发酵培养基为:葡萄糖6g/L,酵母提取物10g/L,NH4Cl1.3g/L,磷酸盐1mol/L,MgSO4·7H2O0.6g/L。诱导表达条件为:以1mmol/LIPTG于菌体密度(A600)为1时诱导5h。在此条件下,分别经CM-SephadexG-50和HeparinSepharoseCL-6B两步纯化,所得融合rm-KGF经HPLC检测纯度约96%,每升发酵液可得约82mg纯化产品。

用前沿色谱法测定蛋白质吸附等温线时增浓方式的研究

用连续前沿色谱法和断续前沿色谱法测定了七种标准蛋白在疏水色谱填料上的吸附等温线，两种方法之间存在着一定的差别。从流出曲线突跃处斜率测定的不确定性、色谱过程中动力学因素和实验方法本身存在的问题等几个方面探讨了误差的来源，指出了可能解决这一问题的途径。

一个描述液相色谱体系中溶质进样量与保留值关系的方程

通过考虑溶质和溶剂在液相色谱体系中的相互作用，从理论上给出了一个描述溶质在液相色谱体系中进样量与保留值之间关系的方程。由方程可以证明，当进样量趋于零时，溶质的保留值为一定值，当进样量无限大时，溶质的保留值趋于零，且随着进样量的增加，溶质的保留值必然减小。通过方程的线性形式，可以获得两个描述色谱体系特征的重要参数：一个是溶质与固定相相互作用的平衡常数Ｋ，另一个是假想的分布在固定相表面上的活性点总数。用一些蛋白质的疏水色谱体系的实验结果对方程进行了检验，结果表明，实验保留值与方程的预测值符合得较好，相对误差在５％以内。

在二元溶剂体系中液相色谱的一个溶质统一保留模型

色谱学家依据溶质与固定相间相互作用力性质的不同,将色谱分成许多分支。例如,依据色散作用力的反相高效液相色谱(RPLC)、依据氢键和(或者)偶极作用力的正相色谱(NPC)、依据电荷作用力的离子交换色谱(IEC)、根据疏水相互作用力的疏水相互作用色谱(HIC)和依据高选择性生物力的亲合色谱(AFC)等。因此,文献中所报道的不同种类色谱的保留机理也不相同,每一种色谱至少也有一种保留机理。而溶质的计量置换保留模型经检验并证实对上述的各种色谱均适用,并且有着坚实的物理化学基础。但是,到目前为止所报道的SDM—R仅对在置换剂浓度变化不太大的条件下才是准确的。基于计量置换概念,采用了由固定相、溶质及两种置换剂所引起的6个热力学平衡、一个可用于在置换剂全浓度变化范围内的改进的SDM-R表示如下:

前沿洗脱色谱中溶质突破曲线的研究

考虑了溶质与色谱固定相间的相互作用和固定相表面上活性点总数不变以及溶质在柱内的质量平衡，推导出了描述溶质在前沿色谱中突破曲线的基本方程，对此方程的性质进行了初步讨论，并将实验测定的几种生物大分子的洗脱曲线与本文推导出的方程进行了比较，获得了结果的一致性。

二元流动相液相色谱体系中一个新的三参数溶质保留方程(英文)

目的 建立一个新的描述溶质在二元流动相液相色谱体系中保留的三参数方程并以实验进行验证。方法 通过研究液相色谱体系中溶质分子和溶剂或稀释剂分子的相互作用 ,得到一个溶质在液相色谱体系中保留的三参数方程 ,并用不同极性的溶质分子的甲醇 水、乙腈 水和四氢呋喃 水反相色谱体系和极低流动相浓度下的正相色谱体系对此方程进行了验证。结果 在全浓度流动相范围内 ,实验数据均能用此方程良好描述 ,且保留方程中的 3个参数与所研究的色谱体系的特征紧密相关。

Nm23-H1/NDPK-A基因在大肠杆菌中的高效表达及产物纯化的研究

利用聚合酶链反应（ＰＣＲ）技术扩增人二磷酸核苷激酶Ａ亚基（ＮＤＰＫ－Ａ）基因，即ｎｍ２３－Ｈ１／ＮＤＰＫ－Ｋ基因的编码序列，经序列分析后，定向克隆于表达质粒载体ｐＢＶ２２０，在大肠杆菌ＤＨ５α中高效表达出重组人ＮＤＰＫ－Ａ．表达产物为可溶性的非融合蛋白，占菌体总蛋白４２％．斑点ＥＬＩＳＡ法鉴定表明表达产物与ＮＤＰＫ－Ａ标准抗血清呈阳性反应．以ＤＥＡＥ纤维素弱阴离子交换层析、ＣｉｂａｃｒｏｎＢｌｕｅ染料亲和层析结合高效液相排阻色谱技术纯化ｒＮＤＰＫ－Ａ，得纯度为９６．７％的目标蛋白．以反相高效液相色谱法进行酶活性分析，表明纯化的ｒＮＤＰＫ－Ａ能催化ＡＴＰ＋ＵＤＰ＝ＡＤＰ＋ＵＴＰ的反应，比活性为８００Ｕ／ｍｇ蛋白．

线性参数logI对反相液相色谱中的非极性小分子溶质体系的表征

从理论上阐明了计量置换平衡常数的对数ｌｏｇＫ．对液相色谱（ＬＣ）中计量置换保留模型的线性参数ｌｏｇＩ起着主导作用。ｌｏｇＩ表示溶质对固定相的亲合势，且具有热力学平衡常数的性质。指出ｌｏｇＩ作为ＬＣ中对非极性小分子溶质、固定相和流动相性质的表征参数的可能性，并用非极性小分子溶质对上述的预计进行了检验，符合程度甚佳。还发现ｌｏｇＩ与绝对温度倒数有线性关系。

抗菌肽Cecropin B—肿瘤血管生长抑制因子Kringle5融合蛋白表达载体的构建及其表达

通过重叠区扩增法人工合成抗菌肽Cecropin B(CB)基因,从ThioA/L15-7上卸下肿瘤血管生长抑制因子Kringle5(K5)基因,将两者按正确的阅读框架融合并定向克隆至大肠杆菌高效表达载体pET32a上,构建成pET32a/CB-K5重组载体。重组载体转化BL21(DE3)细胞后,提取质粒进行PCR鉴定和序列分析,证明重组质粒pET32a/CB-K5阅读框架和融合基因序列均与预期相符。实验结果显示,成功地构建了抗菌肽CecropinB(CB)和肿瘤血管生长抑制因子Kringle5(K5)融合蛋白的表达载体pET32a/CB-K5。转化E.coliBL21(DE3),SDS-PAGE分析显示,在IPTG诱导下,融合蛋白以包涵体的形式在重组转化菌株中获得高效表达,表达量达到菌体总蛋白的50%。