基于肌红蛋白的人工DNA剪切酶构建及性能研究

发布时间：2020-10-17 15:06

　　 许多天然蛋白质对外界变化具有显著的适应性,而且活性位点的微环境修饰可以使天然存在的蛋白质骨架发生更广泛的化学转变。所以蛋白质重新设计是人工金属酶设计和工程中最有效的方法之一。重组金属蛋白是探索金属中心周围结构如何影响其功能的有效手段。此外,这些生物模型提供了开发新催化剂的机会。蛋白质与DNA相互作用的研究,有助于从分子水平上理解蛋白质结构和人工核酸酶功能之间的关系,而且可以为创造具有先进功能和潜在应用价值的核酸酶提供实用线索。我们以原卟啉锌(Zn PP)为原料,取代肌红蛋白(Mb)中的天然血红素(heme),并在活性中心引入一个远端组氨酸,同时设计了一个通向活性中心的通道,得到了三种重组的肌红蛋白突变体Zn PP-F43H Mb、Zn PP-H64A Mb和Zn PP-F43H/H64A Mb。我们构建了这些具有重新设计活性中心的肌红蛋白,通过凝胶电泳,并与相同条件下的Mbs进行对比,结果显示该重组蛋白具有新的光诱导DNA切割活性,是一种光诱导人工核酸酶。并通过自旋捕获实验,发现双链DNA的断裂主要归因于光照引起的·OH自由基,而1O2对双链DNA的断裂贡献较小。本论文用DMPO作为捕获剂,首次在光活化Zn PP-Mbs中检测出了·OH。同时,我们以肌红蛋白为蛋白质分子设计的骨架,在活性中心血红素周围引入谷氨酸,加入MnⅡ或CoⅡ离子,形成金属离子-蛋白质复合物,构建了具有催化功能的人工金属酶,即一种新型的人工金属蛋白水解酶。其中的L29E Mb+MnII(或CoII)金属蛋白酶与文献报道的野生型Mb或单独L29E Mb蛋白相比,对DNA具有更好的水解断裂能力,催化效率大大提高,而且催化功能不受空气中O2的干扰。
【学位单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O643.36
【部分图文】：

图 1.1：血红素 heme a、b、c、d 的化学结构式Figure 1.1: Chemical structures of heme a, b, c, d相互交联等。其中氨基酸与氨基酸之间以共价键交联的（Amino-acid adduct）或者是辅因子（Cofactor）。而氨基

图 1.2： 蛋白-血红素共价连接多样性示意图：A representation of the broad diversity of Heme-protein cro

图 1.3 两个步骤的蛋白质设计。Fig. 1.3 Two steps in protein design.虽然整体骨架的设计和活性位点的设计是相通的，但还是有必要区分这两个
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 王荣民;朱永峰;何玉凤;李岩;毛崇武;何乃普;;金属卟啉蛋白质结合体的结构与功能[J];化学进展;2010年10期

2 林英武;黄仲贤;;血红素蛋白的分子设计新趋向[J];化学进展;2006年06期

本文编号：2844951