MM CALCULATIONS OF THE METAL-PROTEIN MODEL COMPLEXES Ⅰ.MOLECULAR FORCE FIELD FOR COBALT COMPEXES

Cobalt-protein complexes play an important role in biochemical processes.The structure of the model molecule,Co(H_2O)_3SO_4(phen) has been studied by molecular mechanics.The molecular force field (MM2) parameters have been developed for the particular class of the complexes.

Preliminary Investigation of Copper(II) Ion Binding or Complex Coordination in Lysozeme Molecules

Hydrophobic Val derivative Schiff base copper(II) complexes and dipeptide (AlaAla, GlyGly) derivative Schiff base copper(II) complexes were introduced into egg white lysozyme. X-ray crystal structure analysis revealed amino acid derivative Schiff base copper(II) complexes were obtained. Herein we discuss primarily on the binding mode of copper(II) of the complexes obtained with egg white lysozyme. The electron density of copper(II) ions was confirmed by X-ray crystal structure analysis. The Val derivative Schiff base copper(II) complex was weakly bound at Arg114 of egg white lysozyme. In other copper(II) complexes, binding of copper(II) ions with dissociated ligands to various residues was observed. The binding sites of copper(II) ions were compared with computational scientific predictions.

磁弹性生物传感器在食品检测中的研究进展

对引起食品安全问题的主要污染物,如食源性病原体、重金属残留、农药/兽药残留等进行快速而有效的检测是减少食品安全事故发生的重要监控点,高效、灵敏和准确的检测方法对食品检测领域意义重大。近年来,磁弹性生物传感器由于其无毒、低成本、便携、高灵敏度、高准确性和特异性以及可与无线网络连接等特点逐渐成为研究热点。该文主要介绍磁弹性生物传感器的工作原理及其在食品检测应用中的研究进展,以期为食品检测领域提供新思路。

基于琼脂糖微球金属螯合层析介质的制备及性能评价

以琼脂糖凝胶微球为研究对象,通过对微球进行化学交联与配体连接,制备系列金属螯合亲和层析介质,并测试其在模型蛋白中的吸附性能。首先,探究不同工艺条件对微球尺寸的影响。结果表明,在最优条件下,琼脂糖微球粒径集中在45~160µm之间,收率为95%,平均粒径为91.2µm。随后,以琼脂糖微球4B和6B为原料制备交联琼脂糖微球4FF(4FastFlow)和6FF(6FastFlow),调控交联剂滴加方式,探究不同因素对4FF微球机械强度的影响,所得4FF和6FF的最大流速分别达1190cm/h和2228cm/h。此外,本工作对制备的4FF微球进行复原性能测试及形貌表征,借助凝胶色谱法测定不同标准蛋白的保留体积,并计算有效分配系数。最后,以交联琼脂糖微球6FF为基质,制备葡聚糖接枝型金属螯合亲和层析介质,以单克隆抗体IgG为模型蛋白,探究不同条件对介质动态蛋白载量的影响。结果表明,介质的最高动态蛋白载量可达44.8mg/mL gel。本工作为琼脂糖微球的可控制备、改性,以及在生物蛋白分离纯化中的应用提供了新思路,也为后续扩大化生产奠定了基础。

不同外源Cd(Ⅱ)对Pseudomonas aeruginosa EPS的胁迫效应--产量、组分、吸附特性变化及其机制

以CdCl_(2)、CdSO_(4)和Cd(NO_(3))_(2)为胁迫因子,比较了不同阴离子在胁迫/诱导过程中对Pseudomonas aeruginosa(P.aeruginosa)胞外聚合物(EPS)的产量和特性的影响以及对Cd(II)吸附性能的变化.研究发现,当Cd(NO_(3))_(2)胁迫/诱导浓度为50mg/L时,EPS产量达到214.91mg/g VSS,其中蛋白质含量达到136.75mg/g VSS,较胁迫/诱导前增加了409.31%.此时EPS的吸附性能最好,对Cd(II)的平衡吸附量最大,较胁迫/诱导前增加了近一半.HPLC分析表明,EPS蛋白质中氨基酸的变化与EPS的吸附特性密切相关.3D-EEM、XPS和FTIR结果表明,EPS中C=O、C-N和N-H含量增加,有利于重金属的结合.竞争吸附实验发现,EPS对Cd(II)的亲和力高于Zn(II).

两种金福菇的蛋白鉴定及金属元素含量的测定

为深入研究和开发金福菇Tg505、大峡谷的营养价值和功能,对其中含有的蛋白及金属元素进行测定和分析。采用饱和酚抽提法和二维电泳技术,获得金福菇Tg505、大峡谷的蛋白指纹图谱,并筛选出其中的高表达蛋白;再利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪鉴定高表达蛋白的酶水解产物及确定蛋白名称,并通过生物信息学手段对蛋白功能进行初步分析;利用电感耦合等离子体质谱技术对两种金福菇金属元素含量进行测定。结果表明,金福菇Tg505及大峡谷均有33个高表达蛋白,涉及金福菇生长、发育、遗传、抗逆、应激及药物活性等多种功能,两种金福菇中含量较高的金属元素依次为K、Mg、Mo、Ca、Al、Fe。本研究不仅能够对进一步深入开发、利用具有药食同源特性的金福菇提供指导,而且对海南热带食用菌的研究和开发具有参考意义。

金属螯合蛋白异源表达提高E.coli对镉的生物吸附能力:修复潜力和潜在机制

镉(Cd)作为一种生物非必需的有毒重金属,通过自然排放或人类活动进入环境,对人类健康构成威胁。在微生物中高效表达金属螯合蛋白(MCP)可以增强生物对Cd的吸附能力。本研究构建了mcp基因编码的MCP的异源表达体系(GEM01),探究了其对Cd的吸附效果和潜在机制。结果表明,Cd^(2+)调控GEM01中mcp基因丰度,mcp基因的表达增加了Cd^(2+)的生物吸附能力(8.09 mg/g,比对照组高2.32倍)。在GEM01自溶过程中Cd^(2+)的保留率为87.87%。荧光光谱和分子动力学模拟表明了Cd^(2+)与MCP之间存在较强的相互作用且Cd^(2+)影响了MCP的二级结构。FT-IR证明了MCP中的官能团(如羧基、甲基和亚甲基)参与了MCP与Cd^(2+)的相互作用。分子对接进一步表明MCP蛋白表面的一些极性和亲水残基(如天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸和组氨酸)通过静电引力与Cd^(2+)结合。本研究为MCP介导的Cd^(2+)生物修复提供了新的见解,为微生物修复重金属污染提供了基因资源。

微波联合金属离子对小麦胚芽蛋白功能特性及结构的影响

以小麦胚芽粉为原料,通过碱溶酸沉法提取小麦胚芽蛋白(wheat germ protein,WGP),采用微波和金属离子联合处理对WGP进行改性,测定改性前后WGP功能特性、结构和分子质量的变化。结果表明,与对照组相比,联合处理改性后的WGP溶解性提高了86.61%,持水力、持油力分别提高了22.86%、82.16%,乳化性、乳化稳定性、起泡性分别提高120.90%、15.64%、116.91%,起泡稳定性相对降低。傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示,联合处理改性后的WGP分子质量未见明显差异,结构更疏松,二级结构向着无序化方向进行,主要表现在β-转角、无规卷曲增加。联合处理对WGP的功能特性改善效果优于微波和金属离子单一处理。微波和金属离子联合处理使WGP具有良好的功能特性,赋予了WGP被开发成新型功能性食品的潜力。

美洲大蠊不同发育阶段蛋白质、重金属含量测定及脂溶性成分的GC-MS分析

为促进药材资源的综合开发利用,对美洲大蠊1龄、3龄、6龄以及成虫中蛋白质和4种重金属元素含量、脂溶性成分组成进行了测试。采用凯氏定氮法测定粗蛋白含量、ICP-MS测定重金属元素含量、GC-MS测定脂溶性成分及相对含量。美洲大蠊在不同生长发育阶段的粗蛋白含量为56.61%~67.38%;砷含量≤0.2714 mg/kg;汞含量≤0.1972 mg/kg;铅含量≤0.5482 mg/kg;镉含量≤0.1222 mg/kg;从脂溶性成分中鉴定30种化合物,其中5种为4个生长发育阶段共有成分。美洲大蠊成虫体内蛋白质达63%,是优质的饲料蛋白来源。根据《饲料卫生标准》相关规定,其虫体中汞含量超标,需要对美洲大蠊养殖过程所用的饲料配方进行优化;美洲大蠊体内以棕榈酸为代表的饱和脂肪酸是其表现脂毒性的重要因素,油脂中富含抗氧化酚类物质。

雌激素对同型半胱氨酸损伤小鼠脑微血管内皮细胞的保护作用

目的探讨雌激素对同型半胱氨酸(Hcy)损伤小鼠脑微血管内皮细胞株(bEnd.3)后基质金属蛋白酶(MMP)-9、MMP-2和紧密连接蛋白Occludin表达的影响及其对脑小血管病的保护作用和机制。方法采用Hcy、β-雌二醇分别处理bEnd.3细胞,以细胞增殖及毒性检测试剂盒确定最适药物浓度。实验细胞分为对照组(仅加培养液)、Hcy组(200μmol/L的Hcy)、β-雌二醇组(200 nmol/L的β-雌二醇)、联合组(200 nmol/L的β-雌二醇处理30 min后再加入200μmol/L的Hcy),各组均处理6 h。Western blot法检测各组细胞中MMP-9、MMP-2和Occludin表达。结果各组24 h、48 h的MMP-9、MMP-2和Occludin表达比较,差异无统计学意义(P>0.05)。与对照组比较,Hcy组72 h的MMP-9和MMP-2表达明显升高(1.45±0.14 vs 1.00±0.00,1.35±0.15 vs 1.00±0.00,P<0.05),Occludin表达明显降低(0.64±0.05 vs 1.00±0.00,P<0.05)。与Hcy组比较,联合组72 h的MMP-9和MMP-2表达明显降低(0.84±0.19 vs 1.45±0.14,1.01±0.78 vs 1.35±0.15,P<0.05),Occludin表达明显升高(0.91±0.10 vs 0.64±0.05,P<0.05)。结论在Hcy处理的bEnd.3中β-雌二醇能够改善血脑屏障损伤,从而导致MMP-9和MMP-2表达降低,Occludin表达升高。

不同蛋白原料中矿物质元素含量分析

本试验旨在研究不同蛋白原料中常量元素、微量元素、重金属元素等26种元素的含量及分布规律,分析其含量差异可能成因,为不同蛋白原料科学利用提供数据依据。本实验利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术,系统分析了鸡肉粉、鱼粉、花生浓缩蛋白、大豆浓缩蛋白、棉籽蛋白、菌体蛋白、藻粉和昆虫粉等8种15批次的蛋白原料中元素组成及分布规律。结果表明,所有蛋白原料均含有供试矿物质元素,不同种类的蛋白原料矿物质元素含量差异较大(P<0.05);某些元素在同种不同来源的原料中含量水平差异显著(P<0.05);存在蛋白原料中单一元素含量明显高于其他原料的现象(P<0.05)。通过对数据结果的分析有利于推广应用新型蛋白质饲料原料,促进我国养殖业的可持续发展。

球囊霉素相关土壤蛋白对钒钛磁铁尾矿生态环境的修复效果研究

为探讨丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)释放的球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin related soil protein,GRSP)对钒钛磁铁尾矿生态环境的修复作用,开展了紫花苜蓿室内培养实验,通过外源施加不同形态及不同剂量的球囊霉素相关土壤蛋白,研究了其对钒钛磁铁尾矿养分环境、团聚结构、重金属活性及紫花苜蓿生长的影响。结果表明:施加GRSP后钒钛磁铁尾矿养分环境得到明显改善,EEG使钒钛磁铁尾矿中速效磷含量增加了19.7%~60.1%;TG效果则更加显著,碱解氮含量和速效磷含量分别增加了12.2%~58.9%和44.7%~111.3%;此外,外源施加TG后钒钛磁铁尾矿团聚结构的稳定性会显著增加,大团聚体占比、平均重量直径和几何重量直径分别增加了29.36%~114.63%、4.76%~15.87%和9.26%~16.67%,提高了钒钛磁铁尾矿对重金属及养分的固持能力;两种形态GRSP对钒钛磁铁尾矿中不同重金属作用有所差异,EEG能显著降低Cu有效性,DTPA提取态Cu含量降低16.7%,TG主要钝化Cr,DTPA提取态Cr含量减少了72.6%。此外,柠檬酸钠的加入在一定程度上抑制了紫花苜蓿的生长。综合分析表明,球囊霉素相关土壤蛋白可以改变钒钛磁铁尾矿重金属活性、提高团聚体稳定性并改善养分环境,为尾矿矿区生态修复提供了理论依据。

3-氨基香豆素衍生的荧光探针

香豆素是常用的荧光生色团,在发展新型高效的荧光探针中有重要应用。3-氨基香豆素是一种α,β-脱氢氨基酸内酯,为其发展成为有多种生物活性与其他功能分子提供了独特的结构基础。迄今为止,以3-氨基香豆素为原料发展了一系列荧光探针分子,快速检测金属离子和生物分子。综述了以3-氨基香豆素为原料发展的一系列新的荧光探针,这些探针主要用于选择性地高效探测Hg^(2+)、Ag+、Cu^(2+)、Cu+、Pd^(2+)、Zn^(2+)和Cr^(2+)等多种金属离子、硫离子、半胱氨酸和β-巯基乙醇等生物硫醇、H_(2)O_(2)和活性蛋白质。

基于比较转录组学分析菜用甘薯对重金属镉响应的分子机制

菜用甘薯由于其独特的食用部位,比其他甘薯品种具有更高的营养价值,日益严重的重金属镉(Cd)污染问题使得菜用甘薯的安全生产面临挑战,而Cd在甘薯中积累和转运的分子机制仍然未知.采用转录组测序技术研究福菜薯18号,总计获得64295个单基因的转录本,并确定了可食用部位(茎和叶)在Cd胁迫下差异表达的基因(DEGs),其中1946个在茎中差异表达,1414个在叶中差异表达.京都基因和基因组百科全书(KEGG)富集分析表明,茎和叶中的DEGs同时富集到4种生物途径中,包括苯丙烷生物合成途径、淀粉和蔗糖代谢途径、植物MAPK信号途径和氮代谢途径.另外,被注释为金属转运蛋白的一类DEGs可能参与甘薯对Cd的吸收和转运,实时荧光定量PCR结果表明,IbABCB26、IbABCF4、IbABCG6、IbNRAMP1、IbHIPP7、IbHIPP24、IbYSL1等金属转运蛋白基因的表达受Cd诱导显著上调,其功能有待进一步研究确定.这些发现将有助于进一步探明菜用甘薯中Cd积累的分子机制,并为其安全生产提供理论支持.

重金属和Bt蛋白联合暴露对细菌毒性的影响

为考察重金属和Bt蛋白联合暴露对微生物生物毒性的影响,本研究选用Zn^(2+)、Cd^(2+)作为重金属离子代表,Cry1Ac蛋白作为Bt蛋白代表,通过分析不同条件下大肠杆菌(Escherichia coli)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的生长曲线、菌落数、活性氧(ROS)产生量,探究Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cry1Ac蛋白单独和联合暴露对细菌生长及毒性的影响,同时选用费氏弧菌(Vibrio fischeri)进行急性毒性试验。结果表明:Zn^(2+)、Cd^(2+)及Cry1Ac蛋白浓度增加(Zn^(2+)为2~20μg∙mL^(-1),Cd^(2+)为2~10μg∙mL^(-1),Cry1Ac为0.2~4μg∙mL^(-1))对E.coli、B.subtilis生长产生抑制作用,细菌存活率也显著降低(P<0.05),其中B.subtilis的耐性强于E.coli;细菌ROS产生量表明,单独Zn^(2+)、Cd^(2+)能对细菌造成严重氧化损伤,而Zn^(2+)、Cd^(2+)与Cry1Ac蛋白结合能显著降低(P<0.05)金属对E.coli和B.subtilis的氧化损伤,结合后Zn^(2+)-Cry1Ac对大肠杆菌毒性效果强于Cd^(2+)-Cry1Ac;发光细菌试验结果进一步表明Cry1Ac蛋白能缓解Zn^(2+)、Cd^(2+)对细菌的毒害。研究表明重金属和Bt蛋白联合暴露时Bt蛋白能缓解重金属对细菌的毒性。

双壳贝类血浆蛋白质颗粒构成与特性

选择长牡蛎(Crassostrea gigas)、厚壳贻贝(Mytilus coruscus)、文蛤(Meretrix meretrix)、缢蛏(Sinonovacula constricta)、魁蚶(Scapharca broughtonii)等5种系统分类学有代表性的双壳类物种,利用2种纯化方法结合透射电子显微镜观察,分析血浆蛋白颗粒的存在与否和形态特征。发现除缢蛏外,其他4种双壳贝类的血浆蛋白形成相似的颗粒形态,但大小存在差异。同时,结合SDS-PAGE和氨基酸序列测定鉴定血浆蛋白颗粒的主要蛋白质构成。以长牡蛎血浆蛋白颗粒为代表,观察纯化蛋白颗粒的金属离子解离和结合特征。结果显示:其自然携带的Ca 2+可以通过透析排出,在不同质量浓度的金属离子处理时,高质量浓度组的金属结合均高于低浓度组;相同金属离子质量浓度下长牡蛎血浆蛋白颗粒中不同金属离子的含量不同(Cd^(2+)>Pb^(2+)>Ca^(2+)>Zn^(2+))。双壳贝类物种的多蛋白血浆颗粒有可能通过其金属携带和储运功能参与双壳贝类金属代谢过程。

镉(Cd)胁迫下蓖麻蛋白质组学筛查及RcBSK7抗性功能研究

为揭示蓖麻(Ricinus communis)植株响应重金属镉(Cd)胁迫相关机制,筛选出蓖麻中参与Cd胁迫的抗性基因。本研究通过观察种子发芽及植株生长状态,最终确定以水处理的蓖麻植株为对照,研究其在3种剂量(300、700、1000 mg·L^(-1))Cd胁迫处理下的反应机制,以期为揭示蓖麻响应Cd胁迫的防御和解毒机制提供新思路。利用差异蛋白质组学分析蓖麻在Cd胁迫下的网络调控机制,即随着Cd胁迫浓度的增加,蓖麻植株分别通过阻隔根系对重金属Cd的吸收、提高自身抗氧化能力、抑制Cd^(2+)运转以及诱导细胞程序性死亡等防御解毒过程以抵抗Cd胁迫损伤。根据组学分析结果筛选出差异显著基因RcBSK7,通过在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中进行功能验证可知,该基因对提高蓖麻对Cd耐受性具有重要的作用。本研究增强了对蓖麻植株在3种Cd胁迫下多样性和复杂性的认识,为耐Cd基因鉴定和土壤中重金属污染修复提供了有价值的理论依据。

HIPPs响应植物重金属胁迫的调控机制

重金属相关异戊二烯化植物蛋白(HIPPs)是维管植物特征性蛋白之一,包含重金属相关结构域(HMA)和蛋白质C端异戊二烯化位点(CaaX基序)两种保守结构,在植物响应生物胁迫和非生物胁迫中发挥重要作用。本文分析了HIPPs蛋白质结构特征及其在不同植物中的进化与分类,概述了不同植物中HIPPs蛋白质亚细胞定位和HIPPs基因受重金属诱导表达情况,并对拟南芥(Arabidopsisthaliana)、水稻(Oryzasativa)及其他植物中不同HIPPs响应重金属胁迫的功能及调控机制进行了总结。通过综述不同HIPPs蛋白质结构分类与其响应重金属胁迫功能机制的关系,为后续不同植物HIPPs响应重金属胁迫的功能鉴定及机制解析提供理论依据。草类植物的抗逆研究对于改善生态环境具有重要意义,挖掘并鉴定草类植物中HIPPs蛋白质功能,为解析草类植物的逆境调控网络提供重要研究价值。

BvHIPP24介导甜菜应答镉胁迫的作用分析

为探究甜菜重金属相关异戊二烯化植物蛋白24(BvHIPP24)在重金属镉胁迫下的作用机制,本研究利用生信方法预测了该基因上游的顺式作用元件、转录因子和下游的互作蛋白,并分析了它们在镉胁迫下的转录表达特性。结果表明,BvHIPP24含有CGTCA-motif、生长素类、光响应、MYB结合、厌氧诱导和水杨酸应答相关的作用元件;转录因子BVRB_2g046790、BVRB_1g021800和BVRB_6g128880可能参与BvHIPP24的转录调控;BvHIPP24的互作蛋白主要包括SOD、NaKR1-like、COX1、MT2、NaKR3、REP1、RCA和LHCP等,它们可能通过与重金属离子结合参与离子运输和维持细胞内环境稳态。转录组测序结果表明BvHIPP24及互作蛋白的转录表达均受到镉胁迫的调控。综上推测,BvHIPP24主要通过上游转录因子的调控表达,直接或间接的与互作蛋白共同介导镉离子螯合及解毒。本研究为进一步揭示甜菜对镉胁迫的响应机制提供了参考。

重金属与蛋白质相互作用的研究进展

重金属与蛋白质的相互作用研究是治理重金属污染的重要内容。通过Cu、Mn、Cd、Zn等重金属离子对蛋白质的含量、活性的作用变化趋势,蛋白质对这些重金属离子的转运、吸附作用的不同影响进行了综述,并提出了重金属与蛋白质相互作用研究进展的不足之处,为后续探究使用生物处理法治理重金属污染提供借鉴。