表面活性剂辅助蛋白质体外折叠:分子模拟

采用分子模拟方法考察表面活性剂与蛋白质分子之间的相互作用及其对蛋白质折叠过程热力学特性的影响,蛋白质分子构建采用HP模型并引入了方阱类势函数.模拟结果显示:模型蛋白分子的某些折叠中间态会陷入局部能量最低状态而无法完成折叠;弱疏水性表面活性剂对模型蛋白的稳定性影响小,但可有效地帮助处于局部能量最低状态的蛋白折叠中间态通过能量壁垒而实现折叠;强疏水性表面活性剂则可与蛋白质形成高稳定性的复合物而阻止折叠的进行,需将其脱除才能使折叠过程重新开始.模拟结果还显示:表面活性剂的加入会使蛋白质折叠中间态更加丰富,从而能够光滑折叠过程中的能量阱;表面活性剂与变性环境对于蛋白质的折叠具有协同效应.模拟结果与文献报道的实验结果具有一致性,显示分子模拟的方法在揭示蛋白质折叠过程的微观机理以及表面活性剂类折叠助剂的分子设计方面有很好的应用前景.

磷酸丙糖异构酶的折叠及稳定性研究

从鸡胸肌中纯化出磷酸丙糖异构酶(triosephosphateisomerase,TIM),通过蛋白质内源荧光,圆二色性,紫外吸收二阶导数光谱等多种研究溶液构象的方法,对TIM被盐酸胍和热变性过程进行了详细的研究.结果表明,用不同测量方法得到TIM的变性过程均高度协同,没有观察到折叠中间态,应用单分子二态去折叠模型计算了TIM去折叠的热力学参数.通过圆二色光谱在222nm处的变化监测的TIM热变性过程也是高度协同的二态过程,天然态TIM的表观Tm为64.6℃.在低浓度盐酸胍存在下,TIM的热稳定性降低.讨论了二体蛋白质的可能去折叠机制,证明在使用的实验条件下磷酸丙糖异构酶去折叠过程中二级结构与三级结构的变化是同时发生的,其去折叠遵循观察不到二体解离的表观二态过程.

用荧光相图法研究胃蛋白酶的去折叠过程

蛋白质折叠机理的研究是基因重组蛋白质高效生产的前提条件,对于工业化生产重组蛋白以及治疗与蛋白集聚密切相关的疾病都有重要意义。为了探索一个统一的蛋白质折叠机理,用荧光相图法分别对脲和盐酸胍诱导的胃蛋白酶的去折叠过程进行了研究。结果表明,无论变性体系中有无还原剂2-巯基乙醇存在,当脲浓度为0-8.0 mol/L时,脲诱导胃蛋白酶的变性过程都符合“二态模型”;而无论变性体系中有无还原剂2-巯基乙醇存在,当盐酸胍浓度为0-6.0 mol/L时,该蛋白的变性过程均符合“三态模型”。

多方法组合分析脲诱导的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶去折叠和重折叠过程的构象转化

以变性和非变性电泳、体积排阻色谱、内源荧光发射光谱、荧光相图、荧光猝灭以及活性测定等组合分析方法,研究了脲诱导的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程。结果表明,在脲诱导的芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程中,芽孢杆菌α-淀粉酶分子始终以单分子形式存在,不会形成分子间的聚集体或聚集体沉淀。当变性液或复性液中脲浓度约为4.0mol/L时,芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程中均出现一个部分折叠中间体,两个过程均符合"三态模型"。脲诱导的芽孢杆菌α-淀粉酶分子重折叠过程的复性曲线几乎与芽孢杆菌α-淀粉酶分子去折叠过程的残余活性率曲线重合。通过这些结果,并结合盐酸胍诱导的芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程,推断脲和盐酸胍诱导的芽孢杆菌α-淀粉酶分子的去折叠和重折叠过程分别是相互可逆的。

盐酸胍诱导的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶去折叠过程的研究

分别用内源荧光光谱法、荧光相图法、荧光探针法、荧光猝灭法、蛋白质电泳法以及体积排阻色谱法研究了盐酸胍诱导的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶的去折叠过程.内源荧光光谱和荧光相图结果表明,当变性液中盐酸胍浓度约为1.0mol/L时,芽孢杆菌α-淀粉酶的去折叠过程中出现一个部分折叠中间体,其去折叠过程符合"三态模型";荧光探针结果表明,在溶液中盐酸胍浓度约为1.0mol/L时,中间态芽孢杆菌α-淀粉酶分子中存在着能够与探针分子1-苯胺基-8-萘磺酸(ANS)结合的稳定的疏水区域;荧光猝灭研究给出了不同程度变性的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶中的Trp的分布情况,结果表明中间态芽孢杆菌α-淀粉酶分子中能够被碘化钾猝灭的位于分子表面的色氨酸残基数目达到最大的8个;蛋白电泳和体积排阻色谱结果表明,在盐酸胍诱导的芽孢杆菌α-淀粉酶分子的整个去折叠过程中,不会以共价键或非共价键形式形成芽孢杆菌α-淀粉酶分子之间的集聚体或集聚体沉淀.在此基础上,对盐酸胍诱导的淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶的去折叠过程进行了描述.