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        聚乙二醇對溶菌酶熱變性過程影響的DSC研究

        2010-06-05 01:45:48王莉衡,欽傳光
        化學與生物工程 2010年9期
        關(guān)鍵詞:溶菌酶聚乙二醇變性

        我國著名生物化學家吳憲教授早在1931年就首先提出了蛋白質(zhì)變性的概念[1],作為從分子水平闡明生命奧秘的中心課題之一,蛋白質(zhì)去折疊的研究一直受到生物化學、生物物理學和結(jié)構(gòu)生物學領(lǐng)域研究工作者的關(guān)注[2,3]。在蛋白質(zhì)變性過程中,維系其空間結(jié)構(gòu)的次級鍵被破壞,伴隨著焓、熵的顯著變化[4,5]。研究蛋白質(zhì)在不同條件下的變性過程,對于理解具有一定氨基酸序列結(jié)構(gòu)的多肽鏈如何逐步卷曲形成具有特定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子具有重要意義[6,7]。

        細胞體系極其復雜,細胞內(nèi)含有大量可溶或者不可溶的大分子物質(zhì),如多糖、蛋白質(zhì)、核酸等,它們以不同的濃度而存在[8~10],這些不同種類的大分子物質(zhì)占據(jù)了細胞總體積的20%~30%,大多數(shù)的生命化學反應正是在這種極其擁擠的環(huán)境體系中完成的。 但長期以來蛋白質(zhì)去折疊的研究均是在簡單的緩沖體系——稀溶液中進行的。簡單的稀溶液并不能真實反映胞內(nèi)蛋白質(zhì)的去折疊過程。因此,模擬細胞內(nèi)的環(huán)境,盡可能地在接近真實的細胞體系中進行體外研究十分必要,近幾年已有相關(guān)的報道[11~15]。一些高分子聚合物,如聚乙二醇(PEG)和葡聚糖等常被用作擁擠試劑模擬細胞內(nèi)的環(huán)境,進而改善蛋白質(zhì)的生物活性[16~18]或藥物的利用程度[19]。

        作者以PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG20 000作為擁擠試劑,利用DSC研究了聚乙二醇對溶菌酶熱變性過程的影響。

        1 實驗

        1.1 試劑及儀器

        溶菌酶為凍干粉末,Genview公司;其余試劑均為國產(chǎn)分析純。實驗用水為去離子蒸餾水,所有試樣溶液均用緩沖溶液配制。

        日立U-3310型紫外可見分光光度計,Hitachi公司;Micro-DSCⅢ型微量熱儀,法國Setaram公司。

        1.2 方法

        將溶菌酶溶于不同質(zhì)量濃度(0~350 g·L-1)的PEG溶液中,酶的濃度均為0.5 mmol·L-1。用微量熱儀記錄各樣品的熱轉(zhuǎn)變曲線,儀器工作溫度范圍253~393 K,溫度精確度10-4K,熱流精度10-4mW,升溫速率在0.01~1.2 K·min-1范圍內(nèi)無級可調(diào)。實驗設(shè)定升溫速率為0.15 K·min-1。實驗取Tm為變性溫度,ΔH為變性焓。

        酶濃度通過用紫外可見分光光度計測定280 nm下的吸光度值而計算得到。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 聚乙二醇對溶菌酶變性溫度的影響

        分別考察了不同濃度PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG20 000對溶菌酶熱變性時變性溫度Tm的影響,結(jié)果見表1。

        表1 溶菌酶在不同PEG及濃度下的變性溫度

        由表1可以看出,熱變性時溶菌酶的變性溫度Tm隨著PEG質(zhì)量濃度的增加而降低,且Tm值與PEG的分子質(zhì)量息息相關(guān)。當用PEG2000作為擁擠試劑時,其Tm值變化最大,由350.35 K降至343.75 K;當用PEG20 000作為擁擠試劑時,其Tm值變化最小,由350.35 K降至345.45 K。在同一質(zhì)量濃度下,溶菌酶的Tm與PEG的分子質(zhì)量成正比關(guān)系,即PEG的分子質(zhì)量越大,變性溫度Tm越高。對于同一分子質(zhì)量的PEG 來說,變性溫度Tm與PEG的質(zhì)量濃度(c)基本呈線性關(guān)系,且線性度較好,R2值均大于0.9910。

        PEG2000:Tm=-0.1842c+350.019R2=0.9926

        PEG4000:Tm=-0.1670c+350.064R2=0.9910

        PEG6000:Tm=-0.1535c+350.200R2=0.9950

        PEG20 000:Tm=-0.1316c+350.284R2=0.9946

        2.2 聚乙二醇對溶菌酶變性焓的影響

        分別考察了不同濃度PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG20 000對溶菌酶熱變性時變性焓ΔH的影響,結(jié)果如表2所示。

        由表2可以看出,整個實驗中PEG的分子質(zhì)量及質(zhì)量濃度對變性焓ΔH的影響較小,ΔH維持在(515.95±28.75) kJ·mol-1之間,基本為一定值。

        3 結(jié)論

        探討了擁劑試劑PEG及濃度對溶菌酶熱變性過程的影響。結(jié)果表明,變性溫度Tm隨著PEG質(zhì)量濃度的增加而降低,且基本呈線性關(guān)系。在同一質(zhì)量濃度下,Tm的大小與PEG的分子質(zhì)量成正比關(guān)系,即PEG的分子質(zhì)量越大,變性溫度Tm越高。整個實驗中PEG的分子質(zhì)量及質(zhì)量濃度對變性焓ΔH的影響較小,ΔH維持在(515.95±28.75) kJ·mol-1之間,基本為一定值。

        表2 溶菌酶在不同PEG及濃度下的變性焓

        參考文獻:

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