杜仲抗真菌蛋白(EAFP)晶体动态生长研究

杜仲抗真菌蛋白(eucommia antifungal protein,EAFP),含有41个氨基酸残基,其中有10个半胱氨酸,半胱氨酸间形成的二硫桥键使分子构象很稳定.EAFP的晶体属单斜晶系,空间群为P21,晶胞参数为:a=1.9085nm,b=2.3225nm,c=3.0854nm10-6,β=98.64,分子量为4158.9.EAFP晶体生长速度快,对X射线的衍射能力强,很值得研究其生长的机理.利用原子力显微镜(AFM)对EAFP晶体的{100}面进行动态的生长研究,发现在中低过饱和度下主要以各向异性的单双链螺旋位错的生长模式进行生长,详细研究了这种螺旋的形成机制,并探讨了其结构基础.

杜仲皮中抗真菌蛋白的分离和特性研究

从杜仲（ＥｕｃｏｍｍｉａｕｌｍｏｉｄｅｓＯｌｉｖ）皮中分离纯化到一种新的抗真菌蛋白（ＥｕｃｏｍｍｉａＡｎｔｉｆｕｎｇａｌＰｒｏｔｅｉｎ），简称ＥＡＦＰ。将切碎的杜仲树皮用ＮａＣｌ溶液在组织捣碎器中高速匀浆提取，经硫酸铁沉淀、ＣＭ一ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ离子交换层析和Ｂｉｏ一ｇｅｌ一ｐ一１０凝胶层析纯化。如此纯化而得的ＥＡＦＰ在ＳＤＳ－ＰＡＧＥ胶片上显示一条分子量为５．０ｋＤ的单一带。反相ＨＰＬＣ显示４样品是纯的。等电聚焦电泳测得其ｐＩ值大于１１．０。经还原和氨酰羧甲基化处理，用ＨＰＬＣ层析证明ＥＡＦＰ为单链。用酚一硫酸法未测出其含糖。ＥＡＦＰ是简单单链蛋白。氨基酸组成分析结果表明它宫含Ａｒｇ、Ｃｙｓ和Ｇｌｙ，不含Ｍｅｔ，Ｌｙｓ，Ｔｒｐ，Ｈｉｓ和Ｐｈｅ。未经热变性或ＳＤＳ处理的ＥＡＦＰ与考马氏亮蓝试剂不发生显色反应。手工Ｅｄｍａｎ降解法测得Ｎ一端３个氨基酸残基的顺序为Ｇｌｙ一Ａｓｐ一Ａｌａ。用羧肽酶Ａ和Ｂ酶解ＥＡＦＰ测得其Ｃ一末端为Ｖａｌ．０．３ｍｇ／ｍＬ蛋白明显抑制木霉、小麦赤霉菌、烟草黑茎病菌和棉花枯萎病菌菌丝的生长。蛋白在沸水中保温３０ｍｉｎ活性不变。

杜仲抗真菌蛋白晶体生长的原子力显微成像研究——快速生长与晶面生长速率

杜仲抗真菌蛋白(Eucommiaantifungalprotein,EAFP)的单晶体具有在几小时内就可长大的快速生长特性.用原子力显微成像(atomicforcemicroscope,AFM)技术,原位实时观测了EAFP单斜晶体生长过程中的｛10 0｝表面形貌动态变化,并分别在不同的过饱和度下测量了其生长速率.结果表明,EAFP晶体生长的速率与蛋白质溶液的过饱和度相关,在过饱和度高时(σ =1 78)晶面生长极快;在中等过饱和度(σ =1 5)下,其晶面台阶的生长速率沿b,c方向分别为 12nm/s和 2 4 2nm/s,比溶菌酶生长速率(6～ 7nm/s)快很多;在蛋白质浓度很低的情况下,其生长速率仍与其他蛋白质相当.EAFP晶体快速生长可能与该分子尺寸较小,内部结构紧凑,分子骨架呈刚性和分子表面性质等其固有特性密切相关.沉淀剂浓度对EAFP晶体生长也有影响.过饱和度很低时,提高沉淀剂浓度会干扰晶体生长.

杜仲抗真菌蛋白的时空表达特性

为EAFPs基因的分离奠定基础,同时为EAFPs的产生机制、抗菌机理的研究提供科学依据,通过提取和纯化杜仲抗真菌蛋白对该蛋白在杜仲不同部位(皮、叶、根)和不同生长季节的含量变化进行检测。结果表明:杜仲抗真菌蛋白主要分布在树皮中,根中分布较少,在叶中未检测到,而且该蛋白的分布较稳定,不随生长季节而改变。

杜仲皮蛋白对霉菌的抑制作用

用纸片琼脂扩散法,研究了杜仲皮蛋白和多菌灵对木霉、青霉、根霉的抑制作用。结果表明,杜仲皮蛋白对这三种霉菌均有明显抑制作用,最小抑菌浓度分别为912.5、912.5和456.3μg/ml。多菌灵对木霉、青霉、根霉的最小抑菌浓度均为456.3μg/ml。

用AFM研究杜仲抗真菌蛋白的晶体生长

随着后基因组时代的到来以及蛋白质组学研究的深入开展,研究蛋白质晶体生长成为生物化学和结构生物学领域一个广泛关注的课题。通过使用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,简称AFM)对杜仲抗真菌蛋白(eucommia antifungal protein,简称EAFP)的晶体在有母液存在下原位实时动态地进行了晶面生长观察。研究结果表明:不同过饱和度对EAFP晶体生长形貌的影响较大,较高的过饱和度下生长很快,生长台阶密度高,较高的过饱和度下主要进行各向异性二维台阶的发生、发展,较低的过饱和度下主要采用螺旋位错的生长方式,当过饱和度极低时生长缓慢,且晶体表面有很多小孔存在,晶面生长很不完整;还对不同过饱和度下晶体生长速率进行了定量的测量,也反映了过饱和度对EAFP晶体生长的影响;同时对在AFM观察过程中由探针的扫描速度和方向对表面形貌的影响进行了讨论。

杜仲抗真菌蛋白对番茄灰霉病菌的抑制作用

用纸片琼脂扩散法研究了杜仲抗真菌蛋白对番茄灰霉病菌的抑制作用。体外抗菌活性分析表明:杜仲抗真菌蛋白抑菌圈直径为14.5mm,抑菌环宽度为4.3mm,抑菌活性相当于50%多菌灵可湿粉剂的66.8%,IC50值为62.5mg/L。杜仲抗真菌蛋白对番茄灰霉病菌有显著的抑制活性。

温度、pH对杜仲抗真菌蛋白抗菌活性的影响

以白色念珠球菌为指示菌,用纸片法显示的抑菌圈直径考察了温度、pH值对杜仲抗真菌蛋白活性的影响。杜仲抗真菌蛋白在室温(21℃)、37、50、60、70、80、90、100℃下分别处理10min、30min,用pH值为5.8、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的系列磷酸盐缓冲液溶解后,纸片法检测活性,测量抑菌圈直径。结果表明,杜仲抗真菌蛋白的最适作用温度为37℃,在100℃加热30min后,抑菌圈直径为13.16mm,抑菌环宽度为2.64mm;在选定的pH值范围,杜仲抗真菌蛋白都有显著抑制活性,最适pH值为7.0,抑菌圈直径为13.23mm,抑菌环宽度为3.62mm。杜仲抗真菌蛋白对高温有一定耐受性,可适应较宽作用的pH值范围。