荧光光谱法研究氨基改性介孔泡沫对DhaA的稳定化机理

摘要

采用F-4600荧光光谱仪,对尿素和二甲基亚砜两种变性剂中烷基卤脱卤酶DhaA在氨基改性介孔泡沫固定化前后的荧光光谱特征进行测定.运用荧光相图分析DhaA在两种变性剂中的去折叠过程,并结合活性残留率进行了变性过程热力学参数计算,比较固定化前后DhaA去折叠过程和热力学参数的区别.实验结果表明,DhaA催化活性随变性剂浓度增加而降低.相同变性剂浓度下,固定化DhaA能够比游离态DhaA保持更高的催化活性,在变性剂到达临界浓度之前(尿素浓度5.5 mol·L-1,DMSO浓度7 mol·L-1),氨基改性介孔泡沫的稳定化作用显著.DhaA在尿素诱导下的变性过程符合"二态模型",而在DMSO诱导下符合"三态模型",DhaA中间态出现在浓度为5.6 mol·L-1.氨基改性介孔泡沫固定化不改变DhaA变性过程,但能够提高DhaA的去折叠热力学参数.在尿素诱导下,计算得到的DhaA初始吉布斯自由能变ΔG(H2 O)为8.51 kcal·mol-1,固定化后ΔG(H2 O)提高为9.55 kcal·mol-1;但由于尿素分子容易通过静电作用进入氨基介孔泡沫孔道,固定化后DhaA的溶液可及面积m由3.69 kcal·(mol·mol·L-1)-1增大到4.00 kcal·(mol·mol·L-1)-1,孔道内的氨基、羟基能够通过氢键作用增强DhaA的刚性,从而有效的降低了尿素可及面积增加带来的影响,提高了DhaA的尿素耐受性.在DMSO诱导下,计算发现游离态与固定化DhaA在折叠态向中间态转变过程中的ΔG(H2 O)均为12.12 kcal·mol-1,由于孔道内的氨基、羟基能够有效阻碍非极性DMSO分子的进入,造成m从3.39 kcal·(mol·mol·L-1)-1降低为2.30 kcal·(mol·mol·L-1)-1;当DhaA从中间态向去折叠态转化时,DhaA内部疏水基团暴露导致m增加,由于孔道内极性微环境作用,固定化DhaA的m值(4.40 kcal·(mol·mol·L-1)-1)仍然低于游离态DhaA(4.94 kcal·(mol·mol·L-1)-1).荧光光谱法研究固定化对DhaA去折叠过程及热力学参数的影响是深入研究DhaA稳定性的有效手段,能够为其他生物酶的稳定化机理研究提供方法指导.