二硫键和巯基在蛋白质结构功能中的作用及分析方法
如何分析和解读判断蛋白有二硫键的结果？
如何分析和解读判断蛋白有二硫键的结果？蛋白质中的二硫键是一种重要的化学键，能够在蛋白质结构和功能中发挥关键作用。
准确判断蛋白质中是否存在二硫键对于深入理解其结构和功能具有重要意义。
本文将重点介绍如何分析和解读判断蛋白质有二硫键的结果，帮助读者深入了解该领域的相关方法和步骤。
1.二硫键的形成和作用。
二硫键是两个半胱氨酸残基通过氧化反应形成的特殊化学键。
在蛋白质中，二硫键能够稳定蛋白质的立体结构，维持蛋白质的功能和稳定性。
了解二硫键的形成和作用是判断蛋白质中是否存在二硫键的基础。
2.生化实验方法。
判断蛋白质中是否存在二硫键的常用方法包括：2.1二硫键还原：通过还原试剂（如巯基乙醇）将二硫键还原为巯基，从而断开二硫键并使蛋白质在凝胶电泳中出现移动。
2.2还原条件下的质谱分析：利用质谱技术在还原条件下分析蛋白质的质量和离子荷质比，观察差异以判断是否存在二硫键。
2.3差异还原剂标记：使用含有差异还原剂的标记试剂标记蛋白质，通过质谱分析比较标记的蛋白质片段，以鉴定是否存在二硫键。
3.生物信息学方法。
生物信息学方法可以帮助预测蛋白质中是否存在二硫键，并提供判断的参考：3.1二硫键预测算法：通过分析蛋白质的氨基酸序列和结构特征，预测蛋白质中可能存在的二硫键。
3.2蛋白质结构数据库查询：利用已知蛋白质结构数据库，检索与目标蛋白质相似结构的蛋白质，并观察其是否存在已验证的二硫键。
4.结果解读与验证。
对于实验或预测得到的蛋白质二硫键结果，需要进行综合解读和验证：4.1结果的可靠性评估：评估实验方法或生物信息学方法的可靠性，并考虑结果的一致性和重复性。
4.2结果与蛋白质功能的关联：分析蛋白质的结构和功能特征，判断二硫键对蛋白质结构和功能的影响。
4.3进一步验证实验：通过其他实验方法验证蛋白质中是否存在二硫键，如质谱分析、X射线晶体学等。
5.结论。
准确判断蛋白质中是否存在二硫键对于深入理解蛋白质结构和功能具有重要意义。
通过生化实验方法和生物信息学方法的综合应用，可以有效分析和解读判断蛋白质有二硫键的结果。
蛋白质电泳中还原剂的作用
蛋白质电泳中还原剂的作用蛋白质电泳是一种常用的分离和检测蛋白质的方法。
在蛋白质电泳中，还原剂起着非常重要的作用。
本文将从还原剂的作用、常用的还原剂以及注意事项等方面进行介绍。
在蛋白质电泳中，还原剂的作用主要有两个方面。
一方面，还原剂可以将蛋白质中的二硫键还原为单硫键，从而使蛋白质变得更易于分离。
二硫键是蛋白质中的一种重要的化学键，它可以使蛋白质分子形成三维结构，从而决定了蛋白质的功能。
但是，在蛋白质电泳中，二硫键会使蛋白质分子变得过于复杂，从而影响其分离效果。
因此，还原剂的作用就是将二硫键还原为单硫键，从而使蛋白质分子变得更易于分离。
另一方面，还原剂还可以防止蛋白质在电泳过程中氧化。
蛋白质在电泳过程中容易受到氧化的影响，从而导致其分子结构发生变化，影响其分离效果。
还原剂可以防止蛋白质在电泳过程中氧化，从而保证其分离效果。
常用的还原剂常用的还原剂有二硫磷酸、巯基乙醇、巯基甲酰胺等。
其中，二硫磷酸是一种强还原剂，可以将蛋白质中的二硫键完全还原为单硫键。
但是，二硫磷酸也有一定的毒性，需要注意使用量和浓度。
巯基乙醇和巯基甲酰胺是一种较为温和的还原剂，可以将蛋白质中的二硫键部分还原为单硫键，从而保留蛋白质的结构和功能。
注意事项在使用还原剂时，需要注意以下几点：1. 还原剂的浓度和使用量需要根据实验需要进行调整，过高或过低的浓度都会影响实验结果。
2. 还原剂需要在实验前加入样品中，不能在电泳过程中加入，否则会影响电泳效果。
3. 还原剂需要在实验中保持稳定的温度和pH值，否则会影响还原剂的还原能力。
还原剂在蛋白质电泳中起着非常重要的作用，可以将蛋白质中的二硫键还原为单硫键，从而使蛋白质变得更易于分离。
在使用还原剂时，需要注意浓度、使用量、温度和pH值等因素，以保证实验结果的准确性和可靠性。
癌细胞高gsh水平二硫键-概述说明以及解释
癌细胞高gsh水平二硫键-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述癌症作为一种致命性疾病，在当前社会中占据了重要地位。
研究人员不断努力寻找更有效的治疗方法，以提高患者的生存率和生活质量。
近年来，关于癌症发病机理的研究引起了广泛的关注。
其中，癌细胞内高谷胱甘肽（GSH）水平和二硫键的形成成为了研究的热点之一。
癌细胞具有异常活跃的代谢状态，使其对氧化应激具有一定的抵抗能力。
作为一种重要的抗氧化剂，GSH在癌细胞中的水平明显升高。
高水平的GSH不仅能够保护细胞免受外界的氧化性损害，还能够调节细胞内的氧化还原平衡。
因此，GSH被认为是癌细胞存活和增殖的重要因素。
在癌细胞中，二硫键的形成和断裂也具有重要的生物学意义。
二硫键是一种连接两个半胱氨酸残基的共价键，具有很强的稳定性和抗氧化能力。
正常细胞中的二硫键能够维持蛋白质的结构和功能，但在癌细胞中，二硫键的形成受到调控，并且更多地参与了癌细胞的增殖和转化过程。
就癌细胞高GSH水平和二硫键的关系而言，有研究表明高水平的GSH能够促进癌细胞中二硫键的形成。
这种形成在某种程度上增强了癌细胞的生存能力和异常增殖能力。
因此，研究人员对于癌细胞中高GSH水平和二硫键的形成机制进行深入研究，以期望找到新的治疗策略，提高癌症的治愈率。
本文将从以下几个方面进行阐述：首先，介绍高GSH水平和癌细胞增殖之间的关系；其次，分析二硫键在癌细胞中的形成与断裂的影响；最后，探讨高GSH水平和二硫键的未来研究方向。
通过对这些内容的深入研究，我们有望揭示癌症发病机理的新线索，为癌症的治疗提供新的思路和方法。
1.2文章结构文章结构部分应包括作者对于整篇文章的整体安排和组织的说明。
以下是一个可能的示例：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分，以清晰有条理的方式呈现关于癌细胞高GSH水平二硫键的研究内容。
在引言部分，将对本文的研究背景和意义进行概述，介绍癌细胞以及GSH水平与二硫键之间的关系。
二硫键和巯基在蛋白质结构功能中的作用及分析方法
如人血清清蛋白 ( H SA )是人血浆中水平最高的蛋白质。 整个 H SA 分子富含半胱氨酸 ( 6% ), 除 1个半胱氨酸外, 其 他半胱氨酸形成 17个二硫键。郭建宇等 [18] 通过单独测量清
蛋白拉曼光谱谱带和测量与 3 氨甲基吡啶作用后的清蛋白 的谱带的实验证实: 在 502和 526 cm - 1分别有二硫键的特征 峰, 通过峰的强度比值计算 H SA 的 17个二硫链有 12个为扭
3. 巯基的拉曼光谱表现及其应用 对于巯基在拉曼光 谱方面研究主要集中在含巯基的芳香族化合物上 [ 19] 。根据
李晓伟等 [ 20] 研究, 巯基与银反应生成牢固的 SA g键, 失去了
原有的特征性巯基氢键, 其光谱特点发生明显改变: 例如苯 硫酚原本高频区位于 2 569 cm - 1的巯基谱峰完全消失, 与之 相应在低频区 231 cm - 1处出现 SAg键的特征振动峰。
四、拉曼光谱技术在二硫键和巯基研究领域中的应用 拉曼光谱技术早在 20世纪 30 年代就诞生了, 直到近年 来共振拉曼光谱, 表面增强拉曼光谱, 傅立叶变换拉曼光谱 等一系列新技术的出现, 才正式揭开了拉曼光谱在分子生物 学领域应用黄金时代。 1. 拉曼光谱技术原理 每一个不同的分子均有其独一 无二的振动指纹, 这是现代振动光谱学的基础。拉曼光谱就 是用一束光照射样品溶液或晶体来分析其散射的光子。处 在基态的样品分子在受到一定能量的外来光子的激发后, 其 能态上升至一个不稳定的中间状态, 样品分子在离开这个中 间状态时随即辐射光子。如光子与样品分子间发生弹性散 射, 则散射光频率与入射光频率相同, 称之为瑞利 ( R ayleigh) 散射; 如受激分子跃迁到一个较基态能量高的某一振 转能 级, 此时光子为非弹性散射, 损失能量, 散射光频率低于入射 光频率, 称之为斯托克斯 ( S tokes) 散射, 反之, 如散射光频率 高于入射光频率, 则称为反斯托克斯散射。拉曼实验通常应 用的时斯托克斯效应。拉曼光谱中的这些非弹性散射的光 子提供了与分子振动和转动密切相关信息, 反之, 这些信息
二硫键在蛋白质中的作用及其氧化改性研究进展
二硫键在蛋白质中的作用及其氧化改性研究进展钟新;李军生;阎柳娟;黄国霞;王薇【摘要】蛋白质是维持一切生命活力的基础，含有较多的二硫键，但是目前有关二硫键的相关研究相对较少。
本文简述了二硫键的构成要素；从二硫键对蛋白质结构和表面活性影响的角度分析了二硫键的重要性；对采用打开二硫键的方法提高蛋白质表面活性的可行性和近年来采用氧化改性提高蛋白质表面活性的研究进展进行了综述。
%Protein is the foundation of all life,which contains many disulfide bonds,but the current research on the disulfide bonds is relatively less.In this paper,the disulfide bond inscape was simply introduced,the importance of disul-fide bonds was analyzed from the perspective of effect on the structure and functional properties;the feasibility of the method of improving surface activity by cleaving disulfide bonds in the protein and advances in oxidation modification to improve protein surface activity in recent years were reviewed.【期刊名称】《中国饲料》【年(卷),期】2016(000)017【总页数】5页(P6-9,19)【关键词】二硫键;蛋白质;表面活性;氧化改性【作者】钟新;李军生;阎柳娟;黄国霞;王薇【作者单位】广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州545006; 广西糖资源绿色加工重点实验室，广西柳州545006; 广西高校糖资源加工重点实验室，广西柳州545006;广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州545006; 广西糖资源绿色加工重点实验室，广西柳州545006; 广西高校糖资源加工重点实验室，广西柳州545006;广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州545006; 广西糖资源绿色加工重点实验室，广西柳州545006; 广西高校糖资源加工重点实验室，广西柳州545006;广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州545006; 广西糖资源绿色加工重点实验室，广西柳州545006; 广西高校糖资源加工重点实验室，广西柳州545006;广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州545006; 广西糖资源绿色加工重点实验室，广西柳州545006; 广西高校糖资源加工重点实验室，广西柳州545006【正文语种】中文【中图分类】S816二硫键存在于很多蛋白质和多肽当中，是维持蛋白质结构稳定的重要共价键之一，不同于氢键、静电作用和范德华力，二硫键的稳定性几乎完全依靠二硫键的周围环境（Creighton，1988），可以通过氧化还原作用使二硫键和游离巯基含量发生改变。
巯基乙醇在蛋白质提取中的应用
巯基乙醇在蛋白质提取中的应用巯基乙醇（2-巯基乙醇，2-ME）是一种常用的脱氧还原剂，被广泛用于蛋白质提取和电泳实验中。
它能够还原二硫键，打破了蛋白质中的二硫键，从而使蛋白质分子解离为单个链或小分子，方便后续的分离、鉴定和分析。
以下将详细介绍巯基乙醇在蛋白质提取中的应用。
一、巯基乙醇用于蛋白质提取在蛋白质提取过程中，常常需要打破蛋白质分子中的二硫键，以便于蛋白质的提取和分离。
巯基乙醇能够还原二硫键，打断分子间的连接，从而使蛋白质分子变得不稳定，呈现出开放式结构，方便后续的分离和纯化。
巯基乙醇可作为蛋白质提取液的成分之一，一般需要将其加入含有高盐浓度的提取液中，用于蛋白质的还原和解离。
在常用的 RIPA 缓冲液中，会添加 1% 的巯基乙醇，用于蛋白质提取和清洗。
二、巯基乙醇用于电泳实验巯基乙醇在电泳实验中也有广泛的应用。
在电泳过程中，巯基乙醇可用于打断蛋白质分子中的二硫键，使蛋白质分子变得开放并且带有负电荷，方便蛋白质的分离和检测。
巯基乙醇还可以作为梯度凝胶的制备液，使梯度凝胶中的不同成分的浓度逐渐增加或减少，方便于分离和检测不同分子量的蛋白质。
在电泳实验中，巯基乙醇的使用量一般为总体积的 5% 到 10%，以达到最好的效果。
但需要注意的是，巯基乙醇有很强的气味和有毒，必须在通风良好的环境下操作，避免直接吸入或皮肤接触。
三、结论巯基乙醇是一种常用的脱氧还原剂，被广泛应用于蛋白质提取和电泳实验中。
它能够打破蛋白质分子中的二硫键，使蛋白质变得不稳定并且带有负电荷，方便于蛋白质的分离和检测。
但需要注意的是，巯基乙醇有很强的气味和有毒性，必须正确处理和使用。
四、巯基乙醇在蛋白质研究中的优缺点巯基乙醇作为蛋白质提取和电泳实验中的脱氧还原剂，在蛋白质研究中具有以下优点：1.快速而彻底地破坏二硫键，使蛋白质分子更易于分离和纯化。
2.能够在蛋白质分子中引入负电荷，方便后续的电泳分离和检测。
3.无毒、低成本，易于操作。
蛋白巯基-二硫键荧光探针的设计合成及其生物应用研究
蛋白巯基-二硫键荧光探针的设计合成及其生物应用研究蛋白巯基/二硫键荧光探针的设计合成及其生物应用研究1. 引言近年来，生物体内的蛋白质修饰已被广泛研究，其中巯基和二硫键在蛋白质结构和功能中起着重要作用。
巯基是一种重要的氨基酸官能团，能够与小分子以及其他蛋白质发生共价键反应。
二硫键是蛋白质中的重要结构元素，对于蛋白质的稳定性和折叠状态具有决定性的影响。
因此，设计合成一种能够选择性探测巯基和二硫键的荧光探针对于揭示蛋白质功能和定位具有重要意义。
2. 荧光探针的设计原理蛋白巯基可以与许多荧光染料结合，形成稳定的共价键。
因此，可以设计一种能够与巯基特异性反应的荧光探针，通过检测探针与巯基的共价键结合来实现巯基的检测。
此外，二硫键的还原状态与氧化状态具有差异，这种差异可以用荧光信号来检测。
基于这些原理，可以设计合成一种能够选择性探测蛋白二硫键的荧光探针。
3. 荧光探针的合成方法针对蛋白巯基和二硫键的荧光探针合成主要包括以下步骤。
(1) 选择合适的底物。
巯基的选择性反应包括与巯基发生亲核加成的酰胺基团以及与巯基发生亲电反应的芳香酰胺基团。
二硫键的选择性反应包括与硫醇基团形成二硫键的环化反应。
(2) 设计荧光染料。
荧光染料的设计需要考虑其发射峰值、荧光量子产率、稳定性等因素。
常用的荧光染料包括吲哚酮、异戊二烯基和硫代苯并咪唑。
(3) 合成荧光探针。
根据设计的荧光染料结构，选择合适的合成方法合成荧光探针。
合成方法可以包括缩合反应、环化反应、亲核加成反应等。
4. 荧光探针的生物应用研究蛋白巯基和二硫键的荧光探针在生物学研究中具有广泛的应用前景。
(1) 巯基的检测。
巯基参与了许多重要的生物学过程，包括酶活性、信号转导等。
通过设计合成巯基荧光探针，可以实现对巯基在细胞或动物模型中的检测，从而揭示其在生物学过程中的功能和定位。
(2) 二硫键的检测。
二硫键的形成和还原在许多重要的生物学过程中起着关键作用，包括蛋白质折叠和稳定性调控。
面条加工过程中蛋白质中巯基和二硫键的变化规律
面条加工过程中蛋白质中巯基和二硫键的变化规律一、蛋白质的基本结构和巯基的含义蛋白质是由氨基酸组成的高分子化合物，其结构包括四级结构：一级结构为氨基酸序列，二级结构为α-螺旋和β-折叠，三级结构为多肽链的空间构象，四级结构为多肽链之间的相互作用。
其中，二硫键是蛋白质分子中最重要的化学键之一，它能够稳定蛋白质分子的空间构象。
巯基是指含有硫原子(S)和氢原子(H)两个官能团的化合物，在蛋白质中也存在着巯基。
巯基可以通过与其他巯基形成二硫键来稳定蛋白质分子的空间构象。
二、面条加工过程中蛋白质中巯基和二硫键变化规律1. 原料制备阶段在面条加工前，需要将小麦粉与水混合制成面团。
此时，面团中已经存在着一些含有巯基的蛋白质分子。
这些巯基可以通过形成二硫键来稳定面团中蛋白质分子的空间构象。
2. 面条制作阶段在面条制作过程中，面团会被拉伸和压缩，从而使蛋白质分子发生变化。
具体来说，面条加工过程中蛋白质中巯基和二硫键的变化规律如下：（1）巯基含量下降在面条加工过程中，面团会受到拉伸和压缩的力量，这些力量会使得蛋白质分子发生断裂。
巯基是蛋白质分子中比较容易断裂的官能团之一，因此在面条加工过程中，巯基的含量会逐渐下降。
（2）二硫键含量增加随着面团不断地被拉伸和压缩，蛋白质分子之间会出现新的交互作用。
其中最重要的就是二硫键。
在面条加工过程中，由于巯基含量下降，因此可以形成新的二硫键来稳定蛋白质分子的空间构象。
3. 煮熟阶段在煮熟阶段，面条会被放入滚水中进行煮熟。
这个过程也会影响蛋白质分子中巯基和二硫键的变化规律。
（1）巯基含量进一步下降在煮熟的过程中，面条会受到高温的影响，这会加速蛋白质分子的断裂。
因此，在煮熟的过程中，巯基含量会进一步下降。
（2）二硫键含量保持稳定尽管在煮熟的过程中面条中巯基含量下降，但是由于之前已经形成了大量的二硫键，因此这些二硫键可以继续稳定蛋白质分子的空间构象。
因此，在煮熟阶段，面条中二硫键含量会保持稳定。
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综述
二硫键和巯基在蛋白质结构功能中的作用及分析方法
田 悦, 杜军保
(北京大学第一医院 儿科, 北京 100034)
E ffect of D isu lfide B ond and M ercap to - G roup on S truc ture and Funct ion of P rotein and Ana lyticalM e thod TIAN Yue, D U Jun - bao
反式和反式 扭曲 反式构象。
如人血清清蛋白 ( H SA )是人血浆中水平最高的蛋白质。 整个 H SA 分子富含半胱氨酸 ( 6% ), 除 1个半胱氨酸外, 其 他半胱氨酸形成 17个二硫键。郭建宇等 [18] 通过单独测量清
蛋白拉曼光谱谱带和测量与 3 氨甲基吡啶作用后的清蛋白 的谱带的实验证实: 在 502和 526 cm - 1分别有二硫键的特征 峰, 通过峰的强度比值计算 H SA 的 17个二硫链有 12个为扭
生物体是由多种物质组成的。其中既有水和金属离子 等小分子物质, 又有核酸和蛋白质等生物大分子物质。蛋白 质是由氨基酸聚合而成的生物大分子化合物, 为生命的最基 本物质之一。蛋白质广泛存在于各种生物组织细胞, 是生命 活动的物质基础, 生命活动几乎均是通过蛋白质实现的, 部 分蛋白质在生物体内是结构物质, 部分蛋白质在生物体内是 功能物质。二硫键等基团间的相互作用为蛋白质产生维持 高级结构和功能提供基础。半胱氨酸残基中的巯基是所有 蛋白质氨基酸残基中最活泼基团, 在体内多种反应中扮演着 至关重要角色。二硫键与巯基间也可借氧化还原反应相互 转化。
着进一步氧化与折叠, 二硫键形成越来越受肽链构象制约, 仅那些有一定柔性的类天然构象才可使相关的巯基相互靠 拢、正确取向, 并有利于巯基 二硫键交换反应进行, 从而促进 天然二硫键进一步形成。
2. 就天然构象的恢复而言, 二硫键不仅能稳定天然构 象, 且还能引导进一步氧化与折叠的发生。另外含有二硫键 的蛋白在体外缓慢自发折叠 (数小时至数天或不能自发折 叠 )与其在体内大量分泌所需时间 ( 30~ 60 m in) 不相对应。 这些问题真核细胞通过在特定氧化还原环境的内质网中装 备催化二硫键形成和异构的催化剂来解决 [ 4] 。
收稿日期: 2007- 08- 10。 基金项目: 国家重点基础研究发展规划项目资助 ( 2006CB503807 ) ; 国家 自然科学基金重点项目资助 ( 30630031 ); 国家杰出青年科学基 金项目资 助 ( 30425010) 作者简介: 田 悦, 女, 博士生, 研究方向为心肺血管疾病。 通讯作者: 杜军保, 男, 教授, 长江学 者, 博士生导师, 电子信箱 junbaodu @ ht. ro.l cn. net。
一、二硫键在维持蛋白质结构作用 二硫键是一种共价键。多数蛋白质具有二硫键。二硫 键的形成使蛋白质肽链的空间结构更为紧密。王建丽等 [ 1] 以二硫键稳定单链抗体融合 PE 38 基因表达载体, 实现其高 效表达, 可增强此抗体蛋白产物稳定性, 提高其抗肿瘤活性。 二硫键也可具有不同的空间构型, 因此形成二硫键的 2个半 胱氨酸残基所在肽段的相对构象, 也可因为二硫键构型不同 而改变。这从另一方面突出二硫键在蛋白质立体结构中的 重要性 [ 2]。实验证明, 蛋白质中的二硫键经还原反应形成巯 基后, 蛋白质构象将变得松散。经重新氧化后, 二硫键又可 重新形成。当条件合适时, 二硫键可按照原来的配对进行组 合, 这样形成的蛋白质可与天然蛋白质一样, 既有正确的空 间构象, 又具有原来蛋白质的生物活性。这一过程被成为蛋 白质氧化重折叠。关于这方面经典研究主要集中在牛胰蛋 白酶抑制剂 ( BPT I) [ 2] 和凝乳酶原。张渝英等 [3] 实验证明蛋 白质氧化重折叠的机制可从 2个侧面去分析。 1. 在蛋白质氧化重折叠过程中, 二硫键形成的基本规律 在满足二硫键形成的化学反应的条件下, 在还原、伸展的 肽链折叠的早期, 二硫键形成基本上是一个随机过程, 因此 形成不同巯基组合的分子群, 各种异构体缺乏稳定结构, 随
曲 扭曲 扭曲构象和 5个扭曲 扭曲 反式构象。当 H SA 与 3 氨甲基吡啶作用后, 位于 526 cm - 1的峰消失, 在 540 cm - 1出
现新的拉曼峰, 说明二硫链构象发生改变, 变为扭曲 扭曲 扭 曲和反式 扭曲 反式两种构象。由峰的强度比值计算, 12个 为扭曲 扭曲 扭曲构象, 有 5个是反式 扭曲 反式构象 [ 18] 。
3. 巯基的拉曼光谱表现及其应用 对于巯基在拉曼光 谱方面研究主要集中在含巯基的芳香族化合物上 [ 19] 。根据
李晓伟等 [ 20] 研究, 巯基与银反应生成牢固的 SA g键, 失去了
原有的特征性巯基氢键, 其光谱特点发生明显改变: 例如苯 硫酚原本高频区位于 2 569 cm - 1的巯基谱峰完全消失, 与之 相应在低频区 231 cm - 1处出现 SAg键的特征振动峰。
( D epartm en t of Ped iatrics, Pek ing U n ivers ity First H osp ita,l B eijing 100034, Ch ina)
摘要: 本文总结了二硫键和巯基在稳定蛋白质结构、实现蛋白质功能中的主要作用及二硫键和巯基在体内外各种条件下相互转
正是由于二硫键和巯基在蛋白质的结构功能方面起重
要作用, 对二者研究逐渐成为近年来蛋白质分子结构方面研
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实用儿科临床杂志 第 22卷第 19期 2007年 10月 J Appl C lin P ediatr, Vol. 22 No. 19, Oct. 2007
和功能与其半胱氨酸残基氧化还原化学性能相关。林 正 等 [ 15] 研究结果提示, 与野生型一样, H SF1半胱氨酸突变体均 能被热激活并与 DNA 结合。在氧化条件下 H SF1 中的半胱 氨酸残基 C153 可能与 C373 或 C378 形成分子内二硫 键交 联, 使 H SF1不能被激活。
四、拉曼光谱技术在二硫键和巯基研究领域中的应用 拉曼光谱技术早在 20世纪 30 年代就诞生了, 直到近年 来共振拉曼光谱, 表面增强拉曼光谱, 傅立叶变换拉曼光谱 等一系列新技术的出现, 才正式揭开了拉曼光谱在分子生物 学领域应用黄金时代。 1. 拉曼光谱技术原理 每一个不同的分子均有其独一 无二的振动指纹, 这是现代振动光谱学的基础。拉曼光谱就 是用一束光照射样品溶液或晶体来分析其散射的光子。处 在基态的样品分子在受到一定能量的外来光子的激发后, 其 能态上升至一个不稳定的中间状态, 样品分子在离开这个中 间状态时随即辐射光子。如光子与样品分子间发生弹性散 射, 则散射光频率与入射光频率相同, 称之为瑞利 ( R ayleigh) 散射; 如受激分子跃迁到一个较基态能量高的某一振 转能 级, 此时光子为非弹性散射, 损失能量, 散射光频率低于入射 光频率, 称之为斯托克斯 ( S tokes) 散射, 反之, 如散射光频率 高于入射光频率, 则称为反斯托克斯散射。拉曼实验通常应 用的时斯托克斯效应。拉曼光谱中的这些非弹性散射的光 子提供了与分子振动和转动密切相关信息, 反之, 这些信息
二、巯基对于蛋白质结构功能影响 半胱氨酸残基中的巯基是所有蛋白质氨基酸残基中最 活泼的基团, 在体内参抗氧化、亚硝基化和巯基 二硫键交换 等多种重要生理反应。 1. 巯基的抗氧化作用 谷胱甘肽 ( GSH )是由谷氨酸、甘 氨酸和半胱氨酸组成的三肽, 其中半胱氨酸的巯基是其最重 要的功能基团。 GSH 的疏基维持细胞的正常代谢与保护细 胞膜的完整性, 并能结合亲电子基, 重金属离子与氧自由基 等有害物质, 具有抗脂质过氧化作用, 可直接使氧自由基还 原或促进超氧化物歧化酶合成 [ 5 9] 。另外, 由于巯基的抗氧 化作用, 现已证明 GSH 水平下降是诱导细胞发生凋亡的重要 因素。细胞发生凋亡前有 GSH 水平下降, 耗竭细胞内 GSH 可诱导多种细胞发生调亡 [ 10 12] 。 2. 巯基的亚硝基化 巯基的亚硝基化主要是指与气体 信号分子一氧化氮 ( NO) 反应。这也是 NO 在体内发挥生理 作用的机制之一。 S tam ler等 [ 13] 研究发现, 蛋白质巯基被 NO 或其衍生物修饰可发挥 NO的生物活性, 且使 NO 更稳定; 并 于 1994 年首先提出蛋白质巯基亚硝基化修饰概念。后续研 究不断证实蛋白质的巯基亚硝基化修饰影响其在细胞内的 活性和功能, 如核转录因子 ( NF B) 的一个亚基巯基亚硝基 化影响其与 DNA 结合, 蛋白质巯基亚硝基化修饰能活化钙 离子通道, 天门冬氨酸受体 ( NM DAR C aspase 酶活 性, 用 Fas处理细胞, C aspase 3 发生去亚硝基化后活化, 诱导 细胞凋亡 [ 14] 。 3. 巯基 二硫键交换反应对细胞信号分子影响 人热休 克转录因子 1( heat shock transcription factor 1, H SF1) 的结构
也反映分子构象及其所处的环境状态 [ 17] 。
2. 二硫键的拉曼光谱表现 由于二硫键 S S 伸缩振动的
频率对它所处的构象非常敏感, 因此拉曼光谱可作为二硫键
构象研究的探针。在蛋白质和多肽的拉曼光谱中, S S 和 C C 的伸缩振动谱带出现在 500~ 700 cm - 1。其中 C C S S C C 键 因峰值不同可能有 3种构型: ~ 510 cm- 1, ~ 525 cm - 1, ~ 540 cm- 1, 分别是 C C S S C C 键的扭曲 扭曲 扭曲式、扭曲 扭曲
化的影响因素。本文还综述了拉曼光谱这一结构生物学中重要研究手段的原理及在二硫键和巯基研究领域中应用。
实用儿科临床杂志, 2007, 22 ( 19) : 1499 - 1501
关键词: 二硫键; 巯基; 蛋白质; 拉曼光谱