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具有协同作用的抗氧化模拟酶的研究

闫飞  
【摘要】: 在机体内,由超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)等组成的抗氧化酶系统的协同作用,能够清除多余的活性氧物种(ROS)使得ROS浓度维持在正常的生理范围内,维持氧化-抗氧化平衡,这对于细胞行使正常的生理功能及适应各种生长环境至关重要。为了深入理解这个复杂而多变的系统,开展对于具有抗氧化协同能力的多功能酶的模拟势在必行。 1作为机体内的主要抗氧化酶,SOD与GPx不仅在活性上能协同作用,还能组成相互保护的防御群,更有效的清除机体内自由基,保护细胞免遭氧化损伤,维持体内代谢平衡。我们将具有SOD活性的十七肽和具有GPx活性的十五肽通过一个由三肽组成的Linker串联起来,并通过结构模拟及预测得到新的结构合理,催化机理明确的35肽序列。并利用E. coli掺入铜离子培养系统和E. coli营养缺陷型表达系统把双酶活性中心分别引入到该肽的N、C两端,从而获得兼具SOD和GPx双功能酶活性的抗氧化肽酶。 2以天然SOD活性中心的活性部位的最短氨基酸序列为框架,插入了一段十五肽(15P),在不破坏SOD活性部位三维结构的基础上,引入GPx活性部位,构建一个具有精巧的双酶活性中心结构域的六十五肽(65P),经E. coli Cys营养缺陷型菌株可溶性表达后,获得一种具有精巧双功能结构域的新型小肽模拟酶。这种小肽双功能酶的获得,不仅对阐明抗氧酶的协同作用的催化机理有重要意义,而且药用潜力巨大。 3以理论预测为基础,向单链抗体scFv-2F3中引入一个催化三联体,酶学性质研究结果表明,引入了催化三联体之后,不仅含硒抗体酶的GPx活性有显著提高,而且其对底物CDNB所展示的GST活性也有一定程度的提高。比起单一引入催化残基Sec,催化三联体的成功引入更有助于提高酶的催化活性,这为人工模拟酶的发展开创了一个新策略。 4我们发现一种含碲环糊精GPx模拟物(6-TeOdiCD)对两种底物能展示GST活性,这样,6-TeOdiCD就成为一种多功能小分子抗氧化剂。这个发现为我们继续揭示超分子化学中以环糊精为主体的主–客体作用的本质有重要意义。


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