苜蓿二胺氧化酶的分离、纯化及相关特征研究

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胺氧化酶普遍存在于不同生物机体内并参与生物胺代谢。单胺氧化酶是含有Cu2+、Fe2+和磷脂的结合酶。多胺氧化酶是氧化多胺类物质的酶,是单体可溶性蛋白质。目前所发现的植物多胺氧化酶主要存在于豆科和禾本科植物中,其中催化二胺氧化的叫二胺氧化酶,它是一种能催化腐胺和尸胺氧化的酶,能调控生物胺在组织中的循环水平,可将二胺氧化生成相应的醛、过氧化氢及其他物质。近年来,随着对二胺氧化酶研究的不断深入,二胺氧化酶在活性测定技术、免疫组织化学和分子生物学等领域应用中有了一定的进步。本研究以苜蓿为材料,研究不同生长条件、不同生长时期和不同器官苜蓿幼苗的二胺氧化酶活性,并对其纯化条件、相对分子质量、底物专一性和热稳定性进行了研究。首先,在不同光照条件下培养苜蓿,检测光照条件对二胺氧化酶活性的影响。其次,采集不同生长时期的苜蓿幼苗,对其不同器官的二胺氧化酶活性进行测定。对提取到的酶液依次使用葡聚糖凝胶G-100、DEAE-纤维素和羟基磷灰石层析柱进行分离纯化。通过聚丙烯酰氨凝胶电泳分析法确定二胺氧化酶的纯度及相对分子质量。测定酶热稳定性时,取纯化后的苜蓿二胺氧化酶,在30-80℃下水浴20分钟,测定其酶催化活性。采用腐胺、精胺、尸胺和苄胺作为底物,研究其底物专一性。研究结果如下:1.黑暗条件下发芽的苜蓿黄化苗的酶活性(35.38 nKat)明显高于光照条件下生长的照光绿苗的酶活性(8.89 nKat)。2.不同生长时期的苜蓿幼苗(及未发芽种子、浸泡12小时)酶活性有差异。未发芽十种子和浸泡12小时后的种子中均未检测出二胺氧化酶。培养第三天,其酶活性达到最高点(33.06 nKat),其后开始下降。培养第六天酶活性下降至12.50 nKat。3.苜蓿幼苗的下胚轴、子叶和根中分别检测到二胺氧化酶,其酶活性大小为:下胚轴(78.91 nKat)>根(24.82 nKat)>子叶(16.73 nKat)。4.在用硫酸铵沉淀粗提取液中的蛋白质时,最佳分段盐析的硫酸铵饱和度为20%-50%。5.提取及纯化结果表明,458 mL匀浆粗提取液的酶活性为225.98 nKat,蛋白质含量为77 mg,用硫酸铵沉淀后,酶活性为135.21 nKat,蛋白质含量为13 mg,回收率为60%。从葡聚糖凝胶G-100洗脱后,酶活性为104.65 nKat,蛋白质含量为8 mg,回收率为46%。从DEAE-纤维素层析柱洗脱后,酶活性为85.20 nKat,蛋白质含量为3 mg,回收率为37%。从羟基磷灰石层析柱洗脱后,酶活性为59.27 nKat,蛋白质含量为0.7 mg,回收率为26%。6.经非变性聚丙烯酰氨凝胶电泳后,出现1个蛋白质条带,其相对相对分子质量约为110 kDa。而在变性聚丙烯酰氨凝胶电泳后,出现2个蛋白质条带,其相对分子质量约55 kDa和40 kDa。7.热稳定性研究的结果表明,在50℃下,苜蓿二胺氧化酶的催化活性最高,而且当温度达到80℃时,酶活性几乎完全丧失,降低温度不能恢复其酶活性。8.不同底物对二胺氧化酶的专一性研究表明:底物为腐胺时,酶活性最高,达287.09 nKat,说明苜蓿二胺氧化酶对腐胺具有较强的催化特性。生物胺与胺氧化酶对于生物有机体的生命活动非常重要,在植物体内关于二胺氧化酶的生理功能研究还不够深入。对苜蓿二胺氧化酶的纯化过程和基本特性研究之后,又对其热稳定性及底物专一性进行了研究,为今后植物二胺氧化酶的生化特性及分子结构研究奠定了基础。
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