固氮酶铁钼辅基理化特性的研究

在紫外可见光谱区内，固氮酶铁钼辅基〔（Ｍｏ_２Ｆｅ_（１２）Ｓ_（１２））４－〕均无特征吸收峰，不含高柠檬酸盐。含双钼的铁硫簇〔（Ｍｏ_２Ｆｅ_（６～１２）Ｓ_（６～１２））^（１～４）－〕的电荷数、颜色与该金属簇中的亚铁量成对应关系，并都有较高的生物重组活性．

FeMo－co模拟物体系的性能表征

根据蛋白键合ＦｅＭｏ－ｃｏ的Ｋ－Ｒ模型，合成了两个ＦｅＭｏ－ｃｏ模拟物的体系，这两个体系的可见光谱和Ｍｏ／Ｆｅ／Ｓ组成都接近于天然分离的ＦｅＭｏ－ｃｏ．模拟物体系经柠檬酸盐缓冲液稀释后，再与ＵＷ４５的组份１组合，都表现出高乙炔还原活性．

Fe_4S_4簇合物中μ_3－S的酸不稳定性研究

在室温下，用ＵＶ－２１００型紫外可见分光光度计考察各种ｐＨ值的缓冲液对Ｆｅ＿４Ｓ＿４簇合物中μ＿３－Ｓ的破坏程度，藉此考察ＦｅＭｏ－ｃｏ中μ＿３－Ｓ的酸不稳定性．结果表明Ｆｅ＿４Ｓ＿４簇合物中的μ＿３－Ｓ在ｐＨ２～３时最不稳定，极易受酸破坏；ｐＨ３～４时，Ｆｅ＿４Ｓ＿４簇中的μ＿３－Ｓ受酸影响较ｐＨ２～３时小；ｐＨ４～５时，Ｆｅ＿４Ｓ＿４簇基本稳定，其中的μ＿３－Ｓ基本不受破坏．结合蛋白环境对金属中心有巨大保护作用，在生物提取ＦｅＭｏ－ｃｏ的过程中酸解对蛋白键合的ＦｅＭｏ－ｃｏ骨架μ＿３－Ｓ的破坏是很微弱的，但对裸露的或外围蛋白受到破坏的ＦｅＭｏ－ｃｏ骨架μ＿３－Ｓ的破坏却是相当大的．

棕色固氮菌nifE缺失突变株(DJ35)钼铁蛋白的特性

从棕色固氮菌缺失nifE的突变株DJ35中纯化得到纯度约为80%的MoFe蛋白(△nifE Av1).与野生种OP中纯化出的MoFe蛋白(OP Av1)相比,△nifE Av1具有与之相同的亚基组成,并可与OP Av1的抗体发生免疫交叉反应,但在厌氧天然电泳中的迁移率略大于OP Av1.金属含量测定表明,△nifE Av1的Mo和Fe含量均显著下降.△nifE Av1单独与OP Fe蛋白互补时不具乙炔还原活性,但可被从OP Av1中抽提出的FeMo-co体外激活.△nifE Av1的圆二色谱450nm附近区域与OP Av1的相似,而电子顺磁共振谱中g≈3.7的信号则完全消失,g≈4.3和2.0处的信号也分别下降75%和50%左右.上述结果表明,从DJ35中纯化出的△nifE Av1是一种FeMo-co缺失而P-cluster正常的MoFe蛋白.

固氮酶催化活性中心及其化学模拟

固氮酶是固氮微生物在常温常压下固氮成氨的催化剂,其催化机理和化学模拟一直是国际上长期致力研究的对象.钼铁蛋白高分辨1.0单晶X射线衍射分析表明,固氮酶催化活性中心铁钼辅基的结构为Mo Fe7S9C(R-homocit),其中,Mo原子和3个u2-硫配体、1个组氨酸和1个高柠檬酸配位,形成八面体构型.高柠檬酸以α-烷氧基氧和α-羧基氧与钼螯合形成双齿配位,氨基酸残基上的组氨酸咪唑氮和半胱氨酸巯基与钼和铁单齿配位.在固氮酶铁钼辅基的生物合成过程中,高柠檬酸和咪唑侧基是在最后的合成步骤插入铁硫碳簇前驱体中,其中高柠檬酸和咪唑侧基有可能对质子传递以及稳定Mo Fe7S9C簇起到重要作用.本文从固氮酶铁钼辅基结构出发,结合最近本课题组从化学模拟出发,将固氮酶催化活性中心铁钼辅基结构修订为加氢新结构Mo Fe7S9C(R-Hhomocit)的研究,着重介绍了近年来国内外固氮酶活性中心、生物合成和催化作用机理的研究进展,并展望了固氮酶的研究前景.