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铀酰离子-细胞色素b5相互作用/亚硝酸盐-肌红蛋白相互反应研究

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主要英文缩略语索引

第一部分 UO22+与细胞色素b5 和细胞色素c 相互作用

第1章 引言

1.1 铀(U)的生物毒性

1.2 UO22+与cyt b5相互作用研究

1.3 本部分的主要内容及创新之处

第2章 UO22+与细胞色素c相互作用的分子模拟

2.1 分子模拟

2.2 结果与讨论

2.3 结论

第3章 UO22+与cyt b5和cyt c相互作用的光谱学

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 结论

第4章 UO22+对细胞色素b5和细胞色素c 功能影响

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 结论

参考文献

第二部分 亚硝酸盐-肌红蛋白相互反应研究

第1章 引言

1.1 肌红蛋白的结构及生物功能

1.2 亚硝酸盐与肌红蛋白相互反应研究

1.3 本部分的主要内容和创新之处

第2章 突变蛋白的构建、表达纯化及晶体培养与解析

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 结论

第3章 组氨酸及酪氨酸对Mb的亚硝酸盐还原酶的影响

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 结论

第4章 金属离子对 Mb 的亚硝酸盐还原酶活性的调控

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢

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摘要

铀有害于人体的健康是由于它的放射性和铀酰根离子与许多蛋白相互作用破坏它们的生物功能。细胞色素b5(cyt b5)是负电荷的血红素蛋白,通过形成动态的cyt b5-cyt c复合物,在细胞凋亡中对调节细胞色素c(cyt c)信号起到关键的作用。结合前期的分子模拟和紫外可见光谱研究,我们发现 UO22+能够通过cyt b5表面的37位谷氨酸(Glu37)和43位谷氨酸(Glu43)与蛋白结合。通过荧光光谱和CD光谱,我们进一步研究了cyt b5、cyt c和cyt b5-cyt c复合物在结合铀后所产生的结构变化。此外,我们用分子模拟推测了cyt c表面的66位谷氨酸(Glu66)和69位谷氨酸(Glu69)可能存在的铀结合位点。研究表明铀结合cyt b5、cyt c和cyt b5-cyt c复合物的亲和力不同,且解离常数KD分别是10μM、87μM和30μM。铀的结合改变了蛋白的构象,破坏了cyt b5-cyt c复合物的相互作用。而且,我们还研究了铀结合到蛋白表面后对蛋白功能的影响,铀能够降低cyt c固有的过氧化物酶活性。从研究UO22+与cyt b5和cyt c相互作用的实验中获得的信息为铀毒性机制提供了线索。
  肌红蛋白(Myoglobin,Mb)和细胞色素C氧化酶(Cytochrome c oxidase,CcO)的血红素活性位点虽然不同,但是在低氧状态下都能够具有亚硝酸盐还原酶(nitrite reductase,NIR)功能。为了探究在Mb血红素活性中心引入远端组氨酸(His)和酪氨酸(Tyr),对其 NIR催化活性的调节作用,本研究我们设计了L29H Mb、F43H Mb、F43Y Mb、L29H/F43H Mb和L29H/F43Y Mb五种突变蛋白,并且完成了L29H Mb和L29H/F43Y Mb的晶体结构培养及结构解析。通过结构和NIR催化功能的比较,我们发现,在Mb血红素活性中心引入His和/或Tyr会形成不同的氢键网络,而且不同程度地抑制NIR活性。同时,L29H Mb和L29H/F43Y Mb的NIR活性能通过金属离子如Cu(II)和Zn(II)结合到远端组氨酸进行调控。例如:Cu(II)能够提高活性,Zn(II)能够抑制活性。这些发现为生物体系中Mb具备NIR催化功能的结构与功能的关系提供了有价值的信息。而且,本研究也说明血红素蛋白的结构和功能,可以通过活性中心氢键网络的设计和金属离子来进行人为调控。

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