基于磁共振的硫氧还蛋白还原酶结构的表征

【摘要】生物大分子在溶液中的结构(二级结构,三级结构四级结构)对于它们的生物功能具有决定作用。NMR(Nuclearmagneticresonance)是在接近生理环境的溶液中确定生物分子结构和动力学的一种方法,因此广受关注。目前,生物NMR蓬勃发展,已成为一个相对独立的领域,这个领域的主要热点是用各种NMR方法去阐明蛋白质或脱氧核糖核酸(DNA)等生物大分子的结构和动力学变化。生物NMR研究中,蛋白质结构解析发展迅速。蛋白质是基因表达的产物及基因功能的实施者,其结构表征与构象的表征对于理解其功能非常重要。本论文主要以一种重要的氧化还原酶-硫氧还蛋白还原酶(Thioredoxinreductase,简称TrxR)为对象,通过各种NMR技术和生物学手段来对其基本结构进行表征,以期明确其氧化还原机制。TrxR是一种NADPH依赖的包含有FAD结构域的二聚体硒酶,属于吡啶核苷酸——二硫化物氧化还原酶家族体系。它的每个亚基中存在着NADPH区和FAD区两个功能结构域,在生物体内,这两个区域在发挥其生物功能的过程中会发生结构的动态旋转,从而导致其结构的不稳定。因此其表达和溶液结构的稳定控制困难,是我们研究面临的主要困难,本论文主要针对以上问题进行了2个方面的研究：(1)为了明确TrxR的结构变化特征,我们在接近细胞体液的环境中对硫氧还蛋白进行了核磁共振的探究。为了克服TrxR结构的不稳定性对于实验过程中核磁共振信号的采集造成的困难,我们寻找了一些可以将其结构稳定的方法,比如将其中的半胱氨酸进行突变,将两个结构域切开,在无氧的条件下与还原剂反应等方法,还用了荧光光谱法和圆二色谱法对其结构的变化进行了观测。进而结合氘代与选择性标记的方法,采集了一系列基于TROSY的核磁共振二维和三维谱图,初步得到了一部分氨基酸残基信号的归属。(2)由于生物样品溶液中溶剂水的核磁共振信号非常强,对溶质信号的辨别造成一定程度的干扰,因此我们还系统的对一些NMR溶剂抑制技术进行了比较,以便为相关研究提供指导。我们发现,不同的溶剂峰压制方法具有各自不同的优缺点,无法适合于所有的溶剂,需要我们根据溶剂和溶质的特性以及实验的要求选择和设计合适的溶剂峰压制方法,从而得到比较好的实验效果。
【作者】朱勤俊；
【导师】李芳；张许；
【作者基本信息】华中师范大学，分析化学，2014，硕士
【关键词】核磁共振；硫氧还蛋白还原酶；稳定结构；溶剂峰压制；脉冲序列；

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