结构基元模型在天青蛋白解折叠研究中的应用

发布时间：2019-06-22 07:54

【摘要】：天青蛋白(Azurin,简写为Az)是一种I型铜蓝蛋白,通常在植物与细菌中用于电子传递。其一级结构是一条含有128个氨基酸残基的肽链,二级结构包括一个α螺旋和八股β折叠。这些β折叠包围形成了一个三明治状的疏水结构,唯一的色氨酸残基(Trp~(48))就位于其中。铜(Ⅱ)离子采用三角双锥配位方式结合于天青蛋白中形成Cu~Ⅱ-Az,其与位于三角平面的His 117,His 46和Cys 112作用较强,与垂直方向的Gly 45和Met 121作用较弱。由于铜(Ⅱ)离子特殊的配位构型以及它与Cys112之间强的配位共价作用,Cu~Ⅱ-Az呈现为亮蓝色,在625 nm处有强烈的可见吸收。此外,铜(Ⅱ)离子与蛋白的结合会显著地淬灭蛋白质的荧光。基于以上原因,本论文首先借助荧光光谱和紫外可见吸收光谱研究了铜(Ⅱ)离子与apo-Az之间的反应过程。结果表明:加入铜(Ⅱ)离子后apo-Az荧光迅速淬灭,对应着铜(Ⅱ)离子首先被apo-Az表面的某个氨基酸“捕获”。而紫外光谱显示apo-Az与铜(Ⅱ)离子反应后625 nm吸光度的变化较慢,对应着被“捕获”的铜(Ⅱ)离子逐渐转移到金属结合位点,生成Cu~Ⅱ-Az。之后,研究了不同浓度化学变性剂盐酸胍(GuHCl)存在下apo-Az,Cu~Ⅱ-Az,CuI-Az,ZnⅡ-Az和AgI-Az的光谱,荧光光谱和紫外-可见吸收光谱的变化表明蛋白处于不同的构象,并借助结构基元模型分析实验数据。结果表明:Az由两个结构基元组成,唯一的色氨酸残基(Trp~(48))位于结构基元1,蛋白的活性中心(金属离子结合位点)位于结构基元2。这两个结构基元在apo-Az是简并的,因此其解折叠曲线表现为两态。银(I)离子不破坏两个结构基元的简并状态,能同等程度增加两个结构基元的稳定性,因此AgI-Az的解折叠也表现为两态。而铜(I,Ⅱ)离子和锌(Ⅱ)离子不同程度的改变两个结构基元稳定性,使得蛋白的解折叠过程中出现中间态,解折叠曲线表现为三态。中间态的本质是结构基元1解折叠而结构基元2处于天然态。十二烷基苯磺酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)是常用于研究蛋白质解折叠的表面活性剂。最后论文同样借助光谱学方法研究了这两种表面活性剂诱导apo-Az和Cu~Ⅱ-Az解折叠的过程。结果表明:CTAB和SDS诱导apo-Az解折叠呈现为两态,荧光光谱证明相比盐酸胍,CTAB和SDS诱导apo-Az解折叠的程度较小。SDS能诱导Cu~Ⅱ-Az的两个结构基元解折叠,因此其解折叠曲线呈现为三态。CTAB的临界胶束浓度较小(大约1.6 mM),实验过程中极易形成胶束,诱导蛋白解折叠的能力较弱。相比于SDS,带正电的CTAB更不容易与活性中心的铜(Ⅱ)离子作用,因此CTAB只能诱导Cu~Ⅱ-Az的结构基元1解折叠,解折叠呈现为两态。
[Abstract]:Azurin, (Az) is a type I ceruloplasmin, which is usually used for electron transmission in plants and bacteria. The first order structure is a peptide chain containing 128 amino acid residues, and the secondary structure consists of an 伪 helix and eight strands of 尾 folding. These 尾-folds surround a sandwich-like hydrophobic structure in which the only tryptophan residue (Trp~ _ (48) is located. Copper (II) ions bind to azurol protein to form Cu~ 鈪，

本文编号：2504390