红外光谱法研究胃蛋白酶在表面上的构象变化
发布时间：2021-11-25 08:18
胃蛋白酶是哺乳动物的一种极其重要的消化酶,通过水解特定氨基酸间的肽键从而分解食物中的蛋白质。胃蛋白酶是一种酸性蛋白酶,对周围环境的酸碱度比较敏感。本研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术研究了不同pH值和表面性质对胃蛋白酶二级结构的影响。结果表明,随着pH值的增大,β-折叠结构的比例先增加,在pH 3～7之间达到最大值,然后在溶液为碱性时降低,无规卷曲结构比例则与之相反。衰减全反射（ATR）晶体表面存在TiO2时,β-折叠结构含量远高于其它二级结构,且随着pH值变化,各二级结构比例没有明显的变化。通过对比吸收峰强度发现,胃蛋白酶与TiO2表面的相互作用有利于溶液中胃蛋白酶的吸附,表明基底表面的官能团对胃蛋白酶的构象也有影响。
【文章来源】：分析化学. 2020,48(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同情况下胃蛋白酶的红外光谱图
对酰胺Ⅰ进行二阶求导和高斯函数拟合,得到胃蛋白酶中各个二级结构的相对含量关系,如图2所示。曲线拟合结果见表2。在溶液状态下,胃蛋白酶在ATR晶体表面以及纳米TiO2表面的β-折叠结构分别增加了23%和34%,同时α-螺旋结构减少了16%和26%,β-转角结构也下降了11%与15%,这表明在H2O的作用下,胃蛋白酶的结构变得更加有序紧密; 另外,TiO2表面上的β-折叠结构含量更多,这是因为TiO2的存在使得不同肽链或同一肽链不同肽段间形成氢键所致。3.2 胃蛋白酶在不同pH值下的结构变化
不同pH值下的红外光谱(图3A)表明,在1724 cm-1附近出现了一个较小的特征吸收谱带,为多肽链C端或者是侧链游离羧基上的羰基CO伸缩振动峰。随着pH值增大,1724 cm-1处的峰渐渐消失,1399 cm-1处的羧酸根反对称伸缩振动谱带从无到有,逐渐增大,这是因为随着pH值升高,羧基逐步解离,以羧酸根形式存在。1634和1545 cm-1处的峰是胃蛋白酶的酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱ的吸收峰,各pH值条件下峰的位置无明显变化,说明pH值未对多肽链骨架上羰基CO和氨基N-H间的氢键产生影响。1455 cm-1处的峰对应于CH3的不对称变角振动和CH2的变角振动,1242 cm-1代表的是酰胺Ⅲ,1081 cm-1是C-OH的伸缩振动谱带。采用红外光谱测得的胃蛋白酶中的各种二级结构与pH值的关系如图3B所示,随着pH值升高,胃蛋白酶结构中β-折叠结构增加,无规卷曲结构减少,表明此时肽链中形成了更多的氢键,属于变性过程中的中间态,仍具有部分的生物活性。随着pH值进一步增加,β-片层和螺旋结构这两种规则有序结构迅速减少,无规卷曲和β-转角呈明显增加的趋势,这是因为在碱性状态下胃蛋白酶趋于完全变性,多肽链开始解折叠,蛋白质的空间结构呈现无序松散的状态,已完全失去了原有的催化活性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]FTIR-ATR study for adsorption of trypsin in aqueous environment on bare and TiO2 coated ZnSe surfaces[J]. Chune Guo,Xiaomi Guo,Wubo Chu,Nan Jiang,He Li. Chinese Chemical Letters. 2020(01)
[2]Spectroscopic study of conformation changes of bovine serum albumin in aqueous environment[J]. Chune Guo,Xiaomi Guo,Wubo Chu,Nan Jiang,He Li. Chinese Chemical Letters. 2019(06)
[3]ATR-FTIR study of Bacillus sp. and Escherichia coli settlements on the bare and Al2O3 coated ZnSe internal reflection element[J]. Rongqiao Chen,Chune Guo,Wubo Chu,Nan Jiang,He Li. Chinese Chemical Letters. 2019(01)
[4]玉米粉对面条的蛋白质二级结构及微观结构的影响[J]. 张剑,王亚运,胡广甫,李梦琴. 粮食与饲料工业. 2017(06)
[5]用傅里叶变换红外光谱研究增强UV-B辐射对PSⅡ蛋白结构的影响[J]. 刘晓,唐文婷,李倩,岳明. 光谱学与光谱分析. 2011(01)
本文编号：3517755
【文章来源】：分析化学. 2020,48(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同情况下胃蛋白酶的红外光谱图
对酰胺Ⅰ进行二阶求导和高斯函数拟合,得到胃蛋白酶中各个二级结构的相对含量关系,如图2所示。曲线拟合结果见表2。在溶液状态下,胃蛋白酶在ATR晶体表面以及纳米TiO2表面的β-折叠结构分别增加了23%和34%,同时α-螺旋结构减少了16%和26%,β-转角结构也下降了11%与15%,这表明在H2O的作用下,胃蛋白酶的结构变得更加有序紧密; 另外,TiO2表面上的β-折叠结构含量更多,这是因为TiO2的存在使得不同肽链或同一肽链不同肽段间形成氢键所致。3.2 胃蛋白酶在不同pH值下的结构变化
不同pH值下的红外光谱(图3A)表明,在1724 cm-1附近出现了一个较小的特征吸收谱带,为多肽链C端或者是侧链游离羧基上的羰基CO伸缩振动峰。随着pH值增大,1724 cm-1处的峰渐渐消失,1399 cm-1处的羧酸根反对称伸缩振动谱带从无到有,逐渐增大,这是因为随着pH值升高,羧基逐步解离,以羧酸根形式存在。1634和1545 cm-1处的峰是胃蛋白酶的酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱ的吸收峰,各pH值条件下峰的位置无明显变化,说明pH值未对多肽链骨架上羰基CO和氨基N-H间的氢键产生影响。1455 cm-1处的峰对应于CH3的不对称变角振动和CH2的变角振动,1242 cm-1代表的是酰胺Ⅲ,1081 cm-1是C-OH的伸缩振动谱带。采用红外光谱测得的胃蛋白酶中的各种二级结构与pH值的关系如图3B所示,随着pH值升高,胃蛋白酶结构中β-折叠结构增加,无规卷曲结构减少,表明此时肽链中形成了更多的氢键,属于变性过程中的中间态,仍具有部分的生物活性。随着pH值进一步增加,β-片层和螺旋结构这两种规则有序结构迅速减少,无规卷曲和β-转角呈明显增加的趋势,这是因为在碱性状态下胃蛋白酶趋于完全变性,多肽链开始解折叠,蛋白质的空间结构呈现无序松散的状态,已完全失去了原有的催化活性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]FTIR-ATR study for adsorption of trypsin in aqueous environment on bare and TiO2 coated ZnSe surfaces[J]. Chune Guo,Xiaomi Guo,Wubo Chu,Nan Jiang,He Li. Chinese Chemical Letters. 2020(01)
[2]Spectroscopic study of conformation changes of bovine serum albumin in aqueous environment[J]. Chune Guo,Xiaomi Guo,Wubo Chu,Nan Jiang,He Li. Chinese Chemical Letters. 2019(06)
[3]ATR-FTIR study of Bacillus sp. and Escherichia coli settlements on the bare and Al2O3 coated ZnSe internal reflection element[J]. Rongqiao Chen,Chune Guo,Wubo Chu,Nan Jiang,He Li. Chinese Chemical Letters. 2019(01)
[4]玉米粉对面条的蛋白质二级结构及微观结构的影响[J]. 张剑,王亚运,胡广甫,李梦琴. 粮食与饲料工业. 2017(06)
[5]用傅里叶变换红外光谱研究增强UV-B辐射对PSⅡ蛋白结构的影响[J]. 刘晓,唐文婷,李倩,岳明. 光谱学与光谱分析. 2011(01)
本文编号：3517755
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