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核酸酶1-79残基片段溶液构象的初步研究
金黄色葡萄球菌核酸酶N末端1-79残基片段(SNase79),不是一个完整的结构域,主要以去折叠态存在。分子排阻实验和远紫外圆二色光谱表明在水溶液中SNase79浓度超过50μM时发生分子间自聚合反应。远紫外圆二色和内源荧光谱表明、ANS结合荧光和傅立叶红外实验表明SNase79在水溶液中具有一定的β-结构和α-结构倾向性。SNase79聚合体具有一定的β-片层结构。在氧化三甲基胺(TMAO,TrimethylamineN-oxide)的存在下,远紫外圆二色、Tyr内源荧光、ANS结合荧光强度和荧光淬灭实验表明SNase79表现为具有较多的残余结构,溶液构象更为稳定。
核酸酶1-79残基片段残余结构的核磁共振研究
不同浓度(15μM-500μM)的二维异核1H-15NHSQC实验表明SNase79中Thr13-Asp40为主要的聚合区域,其它残基Ala1-Ala12和Thr41-Gly79没有参与聚合反应。脯氨酸附近的一些残基有顺反异构两套构象,其中Gly29表现出与其它残基不同的性质。Gly29主构象峰随SNase79浓度增加,线宽增加,参与SNase79分子间聚合反应;Gly29次构象峰强度随蛋白浓度增加没有变化。在6.0M脲存在下,Gly29异构现象消失。在水溶液中50μMSNase79和在4.0M脲存在时400μMSNase79浓度,SNase79处于单体状态。在水溶液中和在变性剂存在下的酰胺质子温度因子、3JHNHα、NOE、13Cα和主链驰豫实验表明Thr13-Asp40和Ala58-Ala69分别具有一定的β-结构构象倾向性和α-结构倾向性。Thr13-Asp40区域的β-结构构象倾向性是这一区域聚合的主要原因。结合金黄色葡萄球菌核酸酶其它N末端片段溶液构象和残余结构的研究,核酸酶的体外折叠机制为成核—压缩(nucleation-condensation)机制。
创新之处:本论文利用核磁共振法研究了金黄色葡萄球菌核酸酶N末端1-79片段的溶液构象和残余结构。蛋白质折叠机制的体外研究对象,多为N末端大片段(独立结构域)和N-末端小肽段的溶液构象研究。SNase79不是一个独立的结构域,这一片段残余结构的研究是核酸酶体外折叠研究的空白。当浓度较高时,SNase79存在着分子间自聚合反应,增加了核磁共振法研究的难度。本文找到了其以单体形式存在的溶液条件,研究了其在三种不同溶液体系的构象(稳定剂、水溶液和变性剂脲)。提出了SNase79在水溶液中存在着一定含量的α-和β-残余结构,并且阐述了核酸酶片段残余结构和聚合的关系。金黄色葡萄球菌核酸酶1-79片段的残余结构的研究对于理解蛋白质体外折叠机制具有重要的意义。