氯过氧化物酶的化学修饰及其结构与功能关系的研究

摘要

氯过氧化物酶(CPO)是一种在含有血红素的蛋白中最万能的酶，具有广谱的氧化活性，包括过氧化物酶，过氧化氢酶和细胞色素P450的活性。近年来研究发现，氯过氧化物酶在有机合成、聚合物合成和含酚废水的治理上有极其广泛的应用，但因酶对热、酸、碱、氧化剂、有机溶剂和重金属离子的稳定性差，同时酶在有机相中反应的效率比在水相中低几个数量级等缺陷，限制了其商业化的应用。为了改善氯过氧化物酶的催化性能，在查阅并分析大量文献的基础上，确立了以氯过氧化物酶为研究对象，以提高其催化性能为研究目标，选用小分子化合物修饰法对氯过氧化物酶进行了分子改造的研究，并从动力学、热力学、蛋白质溶液构象和去折叠等多个方面研究和分析了其催化性能得以改善的机制，取得了较为满意的结果。论文的主要内容如下： 1.选取了三种化学小分子修饰剂柠康酐(CA)、马来酸酐(MA)和邻苯二甲酸酐(PA)对氯过氧化物酶进行修饰后，修饰酶CA-CPO，MA-CPO和PA-CPO与天然酶CPO相比，单加氧酶比活分别提高了22％，20％和12％，过氧化物酶比活分别提高了15％，10％和14％。修饰酶的热稳定性也有提高。动力学数据表明，修饰酶对底物的亲和性和催化效率都比天然酶高。表征蛋白质溶液构象的光谱结果表明，柠康酐(CA)、马来酸酐(MA)和邻苯二甲酸酐(PA)修饰氯过氧化物酶的催化性能得以改善的机制主要是由于这种修饰改变了酶分子的溶液结构，即修饰改变了卟啉和色氨酸周围的环境，提高了a-螺旋的含量和降低了芳香族氨基酸周围的三级结构成份。 2.用柠康酐(CA)、马来酸酐(MA)和邻苯二甲酸酐(PA)修饰的氯过氧化物酶在有机溶剂中的催化效率，亲和性和稳定性与天然酶相比得到了提高，且在低浓度有机溶剂中失活程度较小。差示光谱研究显示修饰酶与底物的结合较天然酶更为紧密，表明修饰酶与底物之间有着更强的相互作用。 3.利用光谱方法(紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱和圆二色谱)分析了天然酶和修饰酶的构象的变化。随着温度升高，天然酶和修饰酶的构象发生变化，天然酶的的Soret带发生蓝移，而修饰酶的Soret带发生红移。修饰酶的变性中间温度Tm比天然酶更大，意味着修饰酶的热稳定性得到了提高。CPO及其修饰酶的去折叠过程遵循三态模型。温度和尿素诱导的变性过程，进一步证实了酶的催化性能得以改善的分子机制及其结构与功能之间的关系。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第二章材料与方法

第三章结果与讨论

第四章结论

参考文献

致谢

原创性声明