基于迈克尔受体的新型trityl自旋标记物的设计、合成与表征

发布时间：2020-10-30 23:14

　　 目的:蛋白质的结构与动力学研究对于理解其功能及作用机制具有重要意义。目前已有的,蛋白质结构解析的方法主要包含X-射线单晶衍射、核磁共振技术、冷冻电镜以及电子顺磁共振(EPR)等。电子顺磁共振(EPR)波谱方法结合定点自旋标记方法已成为蛋白质结构与动力学研究必不可少的研究手段,特别是在生理条件下蛋白质的动力学动态结构研究方面具有独特的应用前景。采用定点自旋标记方法将顺磁性物质标记在蛋白质的两个特定的氨基酸残基(通常是半胱氨酸)上,通过脉冲EPR测定自旋标记物之间的偶极相互作用,然后得到氨基酸残基间的距离及其变化信息,进而探知蛋白质结构与动力学的变化。在目前可得的自旋标记物中,trityl自由基吸引了最广泛的注意,归咎于其优越的EPR性质、高度的稳定性及生理条件下长的弛豫时间。但是,文献已报道的trityl标记物仍存在脂溶性过高、连接链的刚性不足、标记效率低以及生成的双硫键易受巯基干扰等不足。鉴于此,本论文对trityl自由基进行了衍生化,合成得到了一系列基于迈克尔受体的trityl自旋标记物,考察了它们对巯基的反应性、选择性及其巯基连接体对不同氧化还原物质的稳定性,揭示了吸电子取代基对自旋标记物性能的影响。方法:(1)以1,2,4,5-四(叔丁基硫代)苯为起始原料,经缩酮化、还原、氧化等5步反应得到了醛基取代的三苯甲醇化合物;随后,三苯甲醇衍生物经Wittig或Henry反应得到了一系列含有不同迈克尔受体的自旋标记物前体;最后,通过酸处理得到了trityl自旋标记物。(2)采用EPR技术对所得自旋标记物进行了结构表征,并通过EPR谱图模拟得到了它们的超精细裂分常数。通过EPR以及紫外可见吸收光谱研究自旋标记物对巯基的反应性、选择性及其稳定性。结果:高效得到了4个含不同迈克受体的trityl自旋标记物,并采用HPLC方法分离得到了其中两个标记物的Z和E构型。研究发现,自旋标记物的Z和E构型呈现明显不同的EPR超精细裂分常数。此外,迈克尔受体的吸电子性对标记物的反应性具有关键作用;仅有含强吸电子的硝基化合物NMA对巯基化合物(如谷胱甘肽、半胱氨酸)表现出了高度的反应性。紫外可见吸收光谱和EPR实验结果表明NMA与巯基化合物的反应具有高度的选择性,高标记效率(大于97%),得到的巯基加和物对生物氧化还原类物质具有一定的稳定性。值得一提的是,NMA与巯基反应前后的紫外可见吸收光谱和EPR波谱均呈现明显差异;因此,可用采用紫外可见吸收光谱和EPR方法监测自旋标记过程与标记效率。结论:本论文设计合成了具有不同迈克尔受体的trityl自旋标记物,并筛选得到了对巯基具有高度反应性和选择性的自旋标记物NMA。NMA作为自旋标记物具有标记效率高、连接链短等优点,克服了现有trityl自旋标记物的诸多不足,在EPR定点自旋标记领域将有广泛的应用前景。本论文也为新型trityl自旋标记物的设计合成提供新思路,有望拓展EPR定点自旋标记方法在细胞内的生物大分子结构与动力学研究方面的应用。
【学位单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R91
【部分图文】：

详细、精准的信息，成为了目前自旋标记领域的研含金属蛋白含有天然的顺磁中心外，一般蛋白质不，因此自旋标记物是位点特异性自旋标记电子顺磁目前常用的自旋标记物有：氮氧自由基、过渡态金ityl 自由基与上述自旋标记物相比具有以下优势：(1豫时间；(2)生物稳定性高，不易受细胞内的氧化还窄，信噪比高。基于上述优势，trityl 自由基可在细白质距离测量。美国专利报道了稳定的四硫取代的三苯甲基自由基基，如 CT-03 和 OX063（图 1.1）在 EPR 研究领域l 自由基在 EPR 波谱中呈现出窄的单线峰（线宽为 ，使得 trityl 自由基对氧气的敏感性很高：每 1 mM 的 mT[22]。正因为这些优势，trityl 自由基被广泛应作

前不同的trityl自由基衍生物以及trityl自由基为基础的衍生物具有自旋标记的应用潜质。人首次使用 trityl 自由基（CT02-TP）作为自旋标记合成了一个对蛋白质中巯基具有反应性的 trityl 自由 T4 溶菌酶突变蛋白的距离。该自旋标记物的合成由基 CT-03 与 L-半胱氨酸反应缩合反应，三氟乙酸2,2-二硫二吡啶反应形成以 trityl 自由基为基础的自方法合成的 trityl 自旋标记物对巯基的反应性较低，(B)

3 甲磺酸酯官能团修饰的 trityl 自旋标记物的合成及与蛋白Joseph[26]报道了使用 trityl 自由基选择性高活性的标质以及蛋白质与配体之间相互作用的优势。该课题杆菌的细胞外膜，他们使用具有甲磺酸酯官能团的，可以与蛋白质中的半胱氨酸残基中的巯基反应记的蛋白质。但是，trityl 自由基自旋标记物标记的R波谱测定蛋白质距离时，其EPR波谱为宽峰。该实蛋白质存在下形成了自聚集，大部分的自旋标记物合，因此，在以后蛋白质距离测定中需要考虑自聚为，避免自聚集带来的影响的方法之一就是采用亲63 和 OX031 作为自旋标记物。Schiemann 课题组[40]首次使用 trityl 自由基衍生物在结构。该课题组合成了四种 trityl 自由基的衍生物（示），其中含有甲磺酸酯、烯烃以及炔基官能团，其 2016 年 Joseph 课题组报道的自旋标记物相比链长
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 韩宇鹏;杨静静;汪薛良;王金晶;李崎;;采用圆二色谱和傅立叶变换红外光谱法研究糖化与煮沸过程中蛋白质Z的二级结构变化[J];中外酒业·啤酒科技;2015年11期

2 黄汉昌;姜招峰;朱宏吉;;紫外圆二色光谱预测蛋白质结构的研究方法[J];化学通报;2007年07期

本文编号：2863130