巯基-碳碳双键间类迈克尔加成反应动力学以及HEWL与[Ln(DPA)3]3-弱作用的顺磁核磁分析

摘要

蛋白质的化学修饰在研究蛋白质的结构、相互作用以及蛋白动力学等领域内是一项很重要的技术。蛋白质与探针在反应过程中的反应活性和选择性是当前对蛋白质进行化学修饰的关键问题。其中，巯基-碳碳双键间的迈克尔加成反应是一种很有效的手段，它可以通过和蛋白质中溶剂暴露的巯基基团高选择性的进行反应来标记蛋白质，生成的硫醚键比通常的二硫键稳定的，尤其适用在还原性环境中的大分子研究。
　　本文以合成的新型乙烯基取代的吡啶衍生物为目标探针分子，利用紫外吸收光谱和高分辨率核磁共振波谱方法探究了这类探针与L-cysteine之间的反应动力学活性。结果表明，与碳碳双键直接相连的吡啶氮的质子化对该反应的总反应速率起到了非常重要的作用。紧接着我们在蛋白修饰实验中对实验获得的动力学参数进行了评估。这些含乙烯基的探针和蛋白质中溶剂暴露的巯基基团之间的反应活性各不相同，这在蛋白质的选择性功能标记中是非常重要的信息。使用顺磁核磁共振的方法探究了鸡蛋清溶菌酶(HEWL)和[Ln(DPA)3]3-之间的多位点结合行为。我们发现在水溶液中HEWL具有四个可以结合[Ln(DPA)3]3-的作用位点，它们的解离常数都在mmol/L级别。我们使用获得的主链酰胺质子和甲基质子的PCS数据，拟合出了它们的张量，通过比较二者间??张量的差异，说明了蛋白质主链和侧链间柔性的差别，这是首例使用Δχ张量来判断蛋白质主链和侧链柔性差别的例子。最后我们通过比较PCS和 PRE两种顺磁效应的差别，首次探究了不同结合位点间形成的蛋白质-配体复合物刚性的差别。

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第一章 前言

第一节 核磁共振技术简介

1.1.1 核磁共振基本原理

1.1.2 化学位移

第二节 顺磁核磁共振技术及应用简介

1.2.1 顺磁结构限制性约束条件

1.2.2 顺磁核磁共振应用简介

第二章 巯基-碳碳双键反应动力学研究及其在蛋白质顺磁标记中的应用

第一节 引言

2.1.1 蛋白质化学修饰中的类迈克尔加成反应

2.1.2 蛋白质顺磁标记常用方法简介

2.1.3 研究目的和内容

第二节 实验试剂和实验方法

2.2.1 实验试剂

2.2.2 探针合成

2.2.3 L1-L4和L-cysteine反应动力学数据采集

2.2.4 15N标记蛋白质样品的表达和纯化

2.2.5 蛋白质的共价链接

2.2.6 核磁数据采集

第三节 实验结果和讨论

2.3.1 L1和L-cysteine反应动力学

2.3.2 L2和L-cysteine反应动力学

2.3.3 二级反应速率常数(k2obs)和pH值的关系

2.3.4 L3和L4与L-cysteine反应动力学

2.3.5 动力学数据在蛋白质顺磁标记中的应用

第四节 本章小结

第三章 利用顺磁核磁共振研究HEWL和[Ln(DPA)3]3-在水溶液中的多位点结合行为及蛋白质主链和侧链在分子作用过程中的柔性比较

第一节 引言

3.1.1 蛋白质-配体相互作用的表征手段

3.1.2 研究蛋白质-配体相互作用常用的NMR技术

3.1.3 研究目的和内容

第二节 实验试剂和实验方法

3.2.1 实验试剂

3.2.2 配合物[Ln(DPA)3]3-的制备

3.2.3 蛋白质NMR样品的制备

3.2.4 核磁谱图采集

3.2.5△χ 张量的拟合

第三节 实验结果和讨论

3.3.1 使用PRE效应判断[Ln(DPA3)]3-和HEWL的作用位点

3.3.2 [Ln(DPA3)]3-和HEWL的解离常数Kd

3.3.3 贋接触位移(PCS)的测定

3.3.4 △χ张量的拟合及HEWL主链和侧链的柔性比较

第四节 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果