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本研究主要内容如下：
1.电化学方法用于研究细胞色素c的HTL修饰
同型半胱氨酸(Hcy)在机体内的水平过高时,可以通过其硫酯代谢物同型半胱氨酸硫代内酯(HTL)跟蛋白质的赖氨酸残基反应,从而诱导很多严重疾病。细胞色素c由于富含赖氨酸残基,很容易受到同型半胱氨酸硫代内酯的修饰。本章,我们以细胞色素c为模型蛋白,用电化学方法研究了这种N-同型半胱氨酸化修饰作用。由于受到修饰的蛋白质通过巯基可以共价固定到金电极表面,并且表现出良好的电化学响应,我们可以用电化学方法如差分脉冲伏安法(DPV)方便地检测到修饰后的蛋白质。我们还进一步筛选了N-同型半胱氨酸化修饰作用的抑制剂,向体系中加入抑制剂时,电化学响应随抑制剂的浓度增加而降低。总之,本章以细胞色素c为模型蛋白,利用电化学方法对蛋白质的修饰作用做了比较深入的探讨,可以作为今后这方面工作的借鉴。
2.山奈酚的电化学行为及其与蛋白质相互作用的体外模拟研究
本章考察了一种典型的类黄酮化合物山奈酚在非水体系中的电子传递行为,并模拟了其在体内与蛋白质的相互作用。我们用一种非质子溶剂二甲基亚砜(DMSO)来模拟山奈酚与蛋白质作用的疏水环境,用若干氨基酸残基来模拟蛋白质活性位点的氨基酸,研究了氨基酸对山奈酚电子传递行为的影响。实验结果显示山奈酚在非质子溶剂DMSO中的氧化还原行为与水体系中不同,出现了一个新的氧化还原峰。在所有被测氨基酸残基中,含氮亲核试剂如咪唑、异丙胺、精氨酸以及甘氨酸等在非质子溶液中都能够促进山奈酚的电子传递。而在质子溶液中,只有异丙胺和精氨酸能够促进山奈酚的电子传递。在这两种不同性质的溶液中,这种促进作用产生的机理是不同的。我们分别对其进行了论述。这个工作提供了一个简单的模板来研究某些有机活性小分子,如药物分子,在特殊环境中的电子传递活性,这将有助于我们深入了解相关药物分子在体内产生活性的机理。
3.喜树碱的电化学行为及其与人血清白蛋白相互作用的研究
喜树碱是从珙桐科乔木喜树中提取得到的一种抗癌活性成分,它可以跟人血清白蛋白(HAS)的ⅡA结构域(位点Ⅰ)反应,生成羧酸盐型非活性形式。本章,我们详细研究了喜树碱在热解石墨电极上的电化学行为,并且用电化学方法研究了喜树碱与人血清白蛋白的相互作用。此外,我们还进一步探讨了水杨酸钠对喜树碱和人血清白蛋白结合活性的抑制作用。
4.NADH存在条件下UVA照射对血红蛋白影响的研究
长波紫外线(315-400 nm,UVA)是地表紫外辐射的主要组成部分,因为大部分中短波紫外线被大气层所遮蔽。现在,UVA对核酸可能造成的损伤已经受到人们的关注,但是,就我们所知,UVA对蛋白质影响的研究还很少。本章选取血红蛋白作为对象蛋白质,研究在烟碱腺嘌呤二核苷酸(NADH)存在条件下,UVA照射对蛋白质的结构和功能的影响。结果表明:在NADH存在条件下,UVA照射对血红蛋白的影响呈时间和浓度依赖关系。短时间的UVA照射高铁血红蛋白(metHb)和NADH的混合溶液使metHb被还原成亚铁血红蛋白,表现为蛋白质Q带575 nm的光吸收增强;而长时间的UVA照射会严重破坏metHb的结构,表现为蛋白质Soret带和Q带的光吸收持续下降。需要提及的是,在NADH不存在的情况下,其他实验条件相同,metHb既不会被还原,蛋白质结构也不会被破坏。另一方面,从对蛋白质功能的影响方面来看,在NADH存在的条件下,短时间的UVA照射使血红蛋白的携氧能力提高,这与结构上metHb被还原是一致的;而长时间的UVA照射则使血红蛋白的携氧能力下降,这与metHb结构被破坏相一致。提高NADH的浓度,蛋白质被还原和结构被破坏的进程会加剧。
5.金丝桃素对血红蛋白催化活性的光动力学研究
金丝桃素(hypericin)是从H.perforatum中提取出来的萘骈二蒽酮衍生物。在540-600 nm可见光照射之后,金丝桃素受到光激发,产生活性氧自由基(ROS),可能导致血红蛋白的结构变化。我们运用紫外光谱研究观察到了血红蛋白吸收光谱的变化,表明蛋白质结构发生了改变。电化学方法研究结果表明,血红蛋白结构改变后,对过氧化氢的催化活性也得到了提高。金丝桃素的光学效应对血红蛋白产生的结构和催化活性的影响依赖于可见光照射时间长短、金丝桃素本身的浓度高低和氧气的存在与否。
6.血红素-DNA适体复合物及其对配体分子结合活性的电化学研究
在生命活动中,血红素的重要作用是参与代谢和转运很多气体分子。体外实验中,当血红素与其核酸适体结合以后,会表现出一些其它性质。本章,我们研究了血红素-DNA适体复合物的电化学行为,并且用电化学方法研究了该复合物对于两种气态配体分子氧气和一氧化氮的结合活性。研究发现,该复合物能够结合一氧化氮,形成比较稳定的配体复合物。然而,由于DNA屏障的存在,该复合物却不能结合氧气。对这一复合物的深入研究可能有助于我们了解原始生命的催化机制。