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蛋白质是一类最重要、最基本的生物大分子,具有多种多样的生物学功能。蛋白质的功能取决于它的三维结构。蛋白质有四级结构,其高级结构被称为蛋白质的构象。蛋白质的构象依靠一系列弱的作用力来维系,比如盐键、疏水作用、氢键和范德华力。研究蛋白质的构象变化将帮助我们更好地弄清其生物学功能的成因。我们利用电喷雾质谱并结合其他表征技术,研究溶剂诱导的单体蛋白质构象变化。本论文的工作包括两个部分:第一部分是对乙腈、甲醇诱导溶菌酶构象变化的研究,另一部分是对致敏型接触性皮炎发病机制的研究。
首先,采用电喷雾质谱结合圆二色谱、荧光光谱,研究不同浓度的乙腈对溶菌酶构象变化的影响。在pH=2的环境下,随着乙腈浓度的上升,电喷雾质谱的谱图中溶菌酶电荷态分布会变宽。当乙腈浓度达到70%时,会出现15+的高电荷离子峰,电荷中心也从纯水溶剂的10+到了12+,表明蛋白质三级结构发生了变化,即由天然构象转变为部分非折叠的构象。在溶菌酶水溶液中加入乙腈后,圆二色谱显示蛋白质二级结构中无规卷曲的百分含量增加。荧光光谱进一步证明在乙腈的作用下,溶菌酶由天然构象转变为部分非折叠的构象。
接着,利用电喷雾质谱结合圆二色谱在测定了pH=2的条件下,不同甲醇浓度溶菌酶溶液的构象。在甲醇浓度达到70%以前,电喷雾质谱图中溶菌酶的电荷态分布并没有太大的变化。然而,当甲醇浓度超过75%,以16+为中心的高电荷态分布开始出现,并可以观察到两簇离子峰,表明溶菌酶的三级结构已发生变化。与此同时,圆二色谱显示溶菌酶的螺旋变性态的百分率明显地上升,其二级结构也部分发生变化。由此可见,当甲醇浓度超过75%,溶菌酶构象将会由折叠态转变为非折叠态。差示扫描量热法的结果显示,固体溶菌酶溶解于5%甲醇溶液以后,峰顶温度Tm将由固体的为79.6℃上升到81.8℃,表明固体溶菌酶溶解于水以后,热稳定性略有升高。
第二部分的工作——致敏型接触性皮炎的发病机制研究,在本论文的第五章进行了阐述。我们利用电喷雾质谱、氢氘交换技术和紫外可见光谱测定了2,4-二硝基氟苯和模型蛋白细胞色素c的相互作用。电喷雾质谱结果表明,随着2,4-二硝基氟苯体积比百分含量的增加,细胞色素c的构象由天然的折叠构象转变为部分非折叠构象,最后转变为完全非折叠构象。细胞色素c在平衡态的氢氘交换结合电喷雾质谱实验结果进一步且确认了上述构象变化。紫外可见光谱结果表明,半抗原的加入对辅基血红素上的亚铁离子和细胞色素c上His18和Met80的强场配位作用没有明显的影响。