温度及pH对氯化钠诱导的溶菌酶聚集的影响及其分子机制的研究

论文摘要

近40种蛋白质错误折叠疾病,如阿尔茨海默病、疯牛病、帕金森氏病、克雅氏症等,已经越来越被关注,它们的发生均与蛋白质的淀粉样纤维化沉积有关,但蛋白质淀粉样纤维化的机制目前尚不清楚。这些蛋白的成纤维倾向除了与其序列和结构有一定的关系外,更重要的是与蛋白质所处的环境条件密切相关。生物内体液中的各种盐离子可通过与蛋白质的相互作用,使蛋白质分子能够保持正确的结构。一旦体液中的离子强度发生变化,蛋白质就可能产生错误折叠而生成淀粉样聚集体。迄今为止,已报道的5种溶菌酶变种中4种涉及到肾、肝、脾的相关的系统性淀粉样疾病。目前已经有研究证实溶菌酶家族中,鸡溶菌酶在其蛋白结构上与人溶菌酶具有较高的同源性,可在体外形成淀粉样纤维。以鸡溶菌酶作为模型,研究溶菌酶淀粉样聚集已被广泛认可。本文采用试管内生化实验和分子动力学模拟相结合的方法分别研究了7 %氯化钠溶液中鸡溶菌酶在不同pH和温度体系中的聚集情况和结构变化。试管内实验结果表明,高温及低pH环境可以有利于溶菌酶聚集体形成。对于不同温度体系的分子动力学模拟结果显示,随着温度升高,溶菌酶的稳定性逐渐降低,其二级结构中α螺旋向β折叠结构转换的程度变得越来越大。进一步的研究表明,温度的升高使得溶菌酶的疏水核心发生扩张,溶菌酶聚集关键区域（40-110位残基）内二硫键Cys 76-Cys 94的结合强度减弱。对于不同pH的动力学模拟可看出,酸性环境中,溶菌酶的稳定性偏低,其二级结构中α螺旋向β折叠结构转换的程度变得越来越大。其关键区域内Cys 76-Cys 94二硫键结合强度减弱。这都可能在一定程度上促进了溶菌酶分子间的相互作用

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 0.1 溶菌酶概述
• 0.2 溶菌酶研究进展
• 0.3 溶菌酶的应用
• 0.4 溶菌酶的动力学研究
• 第一章 温度对溶菌酶聚集影响的生物化学研究
• 1.1 实验目的
• 1.2 实验材料和试剂
• 1.2.1 主要试剂
• 1.2.2 主要仪器
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 溶菌酶聚集体样品制备
• 1.3.2 聚集体检测（SDS-PAGE）
• 1.3.3 二硫键检测（Tricine-SDS-PAGE）
• 1.4 实验结果
• 1.4.1 不同温度对溶菌酶聚集的影响
• 1.4.2 溶菌酶二硫键分析
• 1.5 本章小结
• 第二章 温度对溶菌酶聚集影响的动力学机制的研究
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验模拟条件和方法
• 2.2.1 实验模拟软件
• 2.2.2 模拟条件
• 2.3 分子动力学模拟
• 2.4 蛋白结构分析
• 2.4.1 溶菌酶的RMSD 比较
• 2.4.2 溶菌酶的溶剂可及表面积（SASA）比较
• 2.4.3 溶菌酶二级结构分析
• 2.4.4 溶菌酶疏水核心比较
• 2.4.5 溶菌酶二硫键分析
• 2.5 实验结果与讨论
• 2.5.1 不同温度下溶菌酶RMSD 值的比较分析
• 2.5.2 不同温度下溶菌酶二级结构的比较分析
• 2.5.3 不同温度下溶菌酶疏水核心的比较分析
• 2.5.4 溶菌酶二硫键的分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 pH 对溶菌酶聚集影响的生物化学研究
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验材料和试剂
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 溶菌酶聚集体样品制备
• 3.3.2 聚集体检测（SDS-PAGE）
• 3.3.3 二硫键检测（Tricine-SDS-PAGE）
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 不同pH 对溶菌酶聚集的影响
• 3.4.2 溶菌酶二硫键分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 pH 对溶菌酶聚集影响的动力学机制的研究
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验模拟条件和方法
• 4.2.1 实验模拟软件
• 4.2.2 模拟条件
• 4.3 分子动力学模拟
• 4.4 蛋白结构分析
• 4.5 实验结果与讨论
• 4.5.1 不同pH 下溶菌酶RMSD 值的比较分析
• 4.5.2 不同pH 下溶菌酶二级结构的比较分析
• 4.5.3 不同 pH 下溶菌酶疏水核心的比较分析
• 4.5.4 溶菌酶二硫键的分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况