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1、第2 8 卷。第1o 期 2O08 年10 月蛰墓蠹：盖螽。蓦盎一，墓凌：娑；嚣” 二维相关红外分析对蛋白质预相变过程的研究 王立旭，吴玉清 i # 目分f 自；# # 目i 女，# * # 1 3 0 0 1 2 摘要利用二维相关红外光谱结台主戚分分析研究了棱皤拔酸酶热诱导和压力诱导条件下的构象变化行 为。结果表明热诱导的预相变过程所对应的结构变化与压力诱导的主相变的结构变化具有类似性。 关薯目核话棱酸酶预相变；兀I R ；主成分分析；二维相关光谱 中圈分类号：( ) 6 5 73立献标识码：A立章墒号；l o o o _ 0 5 9 3C 2 8 1 1 p o l 7 9 _ 0 2 蛋
2、白质折叠与去折叠机制的研究是生物化学W 分子生物 学的重要前措课题之。蛋白质的折叠正确与否不仅直接芰 幕到其生物学功能的实觋而且也与许多重大疾病的产生密切 相关。n 外吸收光谱是分析蛋白质二缎结构变化的有力手 段，= 维相关分析技术1 的提出为利用n 外光谱揭示溶液中 蛋自质的构象变化提供T 更为广搓的应用前景：二维相关n 外分析不但对相互重量的振动峰具有很强的分辨力，而且对 于微弱的结构变化具有独特敏感性。我们曾利用= 维相关“ 外。一和近红外光谱“一研究了在温度诱导下藩液中血清白置自 所发生的散辑的二级结构及水合作用变化。主成分分析 ( P “吲即I m ”p o m n I y s *
3、， ) 是化学计量学中的常用 方法它广谨用f 实验数据的统计分析，硅行敷据降维、变 量提取与压缩，确定化学组份数、分类和聚娄，H 及与其它 方法联用进行数据* 理 “。 棱糖桉酸酶( R N a “ A ) 是研究蛋白质折叠击折叠机制 的常用的模蛋白，早期的太多数研究都认为在酸性或中性 条件下R N a s eA 的热诱导相变过程为高度协同的W 态机 制，然而最近有研究表明在其热诱导主相变发生之前似 乎存在一个预过渡巷”而且，在压力诱导下这种早期的构 象变化行为也不明确。奉研究小组曾利用变温或变压红外光 谱测试，结合= 维相关和P c A t 系统研究了温度或力诱导 下不同水溶液条件下R N
4、a * A 的预相变过程，同时还对预相 壹和主相霓过程所对应的结椅变化厦相变机理给出了详尽的 分析“。另外对另一蛋冉质泛素( u b l q u l t m ) 在变 条件T 的折叠去折叠机翩进行了初步探索。 圈1 为升压过程中R N e A 在氘代T i H c l 埋冲藉磕 中的部分变压红外光谱，压力橙测范围为1 。1 05 4K b a r 。随着压力的升高，酰胺1 - 链发生明显的位移，波敦从 l6 3 4 咖1 蓝移到l6 4 4c r n l - 前者对应f P 折叠结构后 者对应于r 螺旋和元规卷曲结构。 脚lh 蜘m I e p H 岫t m 耐mo f 删鼬 h 恤枷 rn
5、粗任目E h 一州a tm op n k 岫1 帅柚d l m5 4K b 啪柚i n 口瑚t a 一 lK h r 圈2 为基于一系列的壹红外光谱所得到的主成分分析 ( P c A ) 组分田( s Mp J m ) 压力升高日起的谱线形状的变化 主要来自组分I 和组分2 的贡献结音“往的研究，蛆分l 所对应的剧烈的结构变化的中点7o 。K h 左右为主相变 点 另外组分1 在丰相变之前30 0 K b 口左右还伴随有微弱 的结构变化过程。因此，由组丹圈可以确定主相变的沮度 间为64 1 76 4k b a r ，下面将在其所对应的E 力间构筑 渡散一搜教相关光谱以进一步揭示凌过程所发生的二
6、缀结 构变化。 * 日：2 0 0 8 _ 0 62 8 日2 0 。8 m 1 0 t t 日：目女自# # 4 目( 2 0 4 7 3 0 ，7 7 3 0 5 1 ) ，# * # # ”d 目( 2 0 0 7 0 9 2 6 _ 。l 】自# 宵* # 世n 优镕 才直# 计趟g 目 # * Ai t mr1 啪 + 吉# 自* f # 与H # 目g t i i * * n * a m i e 删Iry q 州 】1 u 也。 1 8 0 光谱学与光谱分析 第2 8 卷 O 2 O 1 0 O2468 1 0 1 2 P r e s s I I “以嘶 F i 蛋2S 懈p l
7、o to f 岫f i 瞰t w o p C s 眈t r a m e d f r 帅t h e P c A b a s e d 帆t h ep 咒鲫睁d e p e n d 舶t F n Rs p e c t mo f R N 雠 屯P c 2 哪训t i p I 矧b y 帆n 饥 主相变过程的同步和异步二维相关光谱图。同步相关光 谱提供了不同功能基团构象变化的相关性，异步相关光谱则 提供了不同功能基团在给定扰动下结构变化的顺序。同步相 关光谱中16 2 9 ，l6 4 9 和16 6 6c r r l l 处主对角线峰( A u t o p a k ) 以及对应交叉蜂( C r o s
8、sp e a k ) 的出现说明该过程的结构变 化主要发生在p 折叠、旷螺旋和部分p 转角结构中。主对角 线的切谱( P o w e rs p e c t r a ) 对该过程对应的结构变化给出了更 为直观的展示。 我们曾利用变温红外光谱系统地研究了温度诱导下不同 水溶液条件下R N a s eA 的预相变过程胁1 1 】，值得注意的是通 过对它们相应的主对角线的切谱的比较可以发现：压力诱导 主相变过程的结构变化与温度诱导下、无还原剂存在时 R N a s eA 的预相变过程的结构变化具有类似性，两过程的对 角线的切谱的比较中明显看出。 参考文献 M a l o l e D s z aERM
9、e t h o d sM 0 1 B i o L ，2 0 0 8 ，4 4 3 2 9 7 N o d aLA p p LS p e c t r o s c ，1 9 9 0 ，4 4t5 5 0 w uY ，e ta l ( 吴玉清，等) A p p LS p e c t r o 盹，2 0 0 2 ，5 6 ：1 1 8 6 w uY ，e ta l ( 吴玉清，等) J P h 强C h e I I LB ，2 0 0 0 ，1 0 4 ：5 8 4 0 M a l m a w s bERF a c t o rA n a l ”i si nC h e I I l i s t r y ，
10、N e wY o r k ：J o h nW i l e ya r l dS 0 n s ，2 0 0 2 K e i d e r l i n gTA ，e ta LP r o t e i nS 叵，2 0 0 1 ，l O ：9 7 0 z h a I l gJ ，e ta LB i o c h e r n i s t r y ，1 9 9 5 ，3 4 ：8 6 3 1 w A N GL 卜x u ，e ta l ( 王立旭，等) v i b S p 鳅r o 阮，2 0 0 6 ，4 2 ：2 0 1 W A N GL i _ x u ，e ta l ( 王立旭，等) J M o LS
11、t r u c t ，2 0 0 6 ，7 9 9 ：8 5 W A N GL i - x u ，e ta l ( 王立旭，等) J M O Ls t r u 吒，2 0 0 8 ，8 8 3 8 8 4 ：7 9 W A N GL i _ 列，e ta l ( 王立旭，等) B i o n m c r o n l o l e c u l e sS u b l l l i t t e d T w o P D i m e n s i o n a l ( 2 D ) C o r r e l a t i o nI n f r a r e dS p e c t r o s c o p i cS t u
12、 d yo nt h e P r e t r a n s i t i o no fP r o t e i ni nA q u e o u sS o l u t i o n W A N GL i - x u ，W UY 巾q i n g 。 S t a t eK e yL a b o r a t o r yf o rs u p r 锄o l e c u l a rs t r u c t u r ea I l dM a t e r i a l s ，J i l i nU l l i v e r s i t y ，C h a n g c h u | I1 3 0 0 1 2 ，C h i I l a
13、 A b s h 鼍c tT h et h e m l a l l y - i n d u c e da n dp r e s s u 静如d u c e du | 1 f o l d i n go f b o n u c l e a s eA ( I 州a s eA ) h a v eb e e nf o l l o w 谢b yF o u r i e r t r a n s f o 咖i n f r a r e d ( F n R ) s p e c t r o s c o p y P n c i p a lc a m p 0 玳n ta m l y s i s ( P C A ) a n
14、 d 押o - d i m e n s i o n a Ic o r r e l a t i o na n a l y s i sw e r ea p p l i e dt ot h e s es p e c t m ld a t at or e v e a lt h eu n f o l d i n gk i 眦t i c sa sw e l la st h ei n v o l v e ds t r u c t u r a lc h a n g e so fR N a s eAi nt h ea q u e o u s s o l u t i o r LB yu s i n gP C Ao
15、 n ec o u l do b S e n ，eap r e t r a n s i t i o na ta r o u n d3 O OK b a rp r i o rt ot h er 1 1 a i nt r a n s i t i o na t7 o oK b a ri nR N a S e A ，s u c ha p r o c e s c a n n o tb ed e t e c t e db yt h es i f l g l e _ f r e q u e n c ya n a l y s i so ft h eo r i g i n a l i n f r a r e d
16、s p e c t mo fR N a s e 八l t 啪sc o n c l u d e dt h a tt h ep r e t r a I l s i t i o f I a ls u b t l es t r u c t u r a lc h a n g e smt h e n m lu r 】南l d i n gr 锄b l e dt 0t 1 1 a tf o u n du n d e rp r e s s u 廿i n d u c e dr m i n u n f o l d i 略 K e y w o n d sR N a s eA ；P r e t r a n s i t i o n ；F 1 m ；蹦n c i p a lc 鲫p o n e n t
