圆二色光谱分析蛋白质构象的方法及研究进展

    沈星灿1 ,2 梁 宏3 1 何锡文2 王新省2

    1 (广西师范大学化学化工学院,生物无机研究所,桂林541004) 2 (南开大学化学系,天津300071)

    摘 要 介绍了远紫外圆二色光谱数据计算蛋白质二级结构,辨认蛋白质三级结构类型的原理、拟合方法、实

    验技术。对近紫外圆二色作为光谱探针,研究蛋白质中芳香氨基酸残基、二硫键微环境的变化作了简单介绍。

    关键词 圆二色,蛋白质二级结构,蛋白质三级结构,评述

    2002209207 收稿;2003202218 接受

    本文系国家自然科学基金(No. 20261001) 、广西自然科学基金(桂科青0339022) 和高校优秀青年教师奖励计划资助项目

    1 引 言

    随着人们对生命科学的日益关注,分析化学的深入发展将越来越重视和加强生物分析。特别是人

    类基因测序工程完成后,因生物、医学上的需要,使与蛋白质的相关研究成为生物分析中的重要课题。

    自Kendrew 采用X2射线技术,首次揭示肌红蛋白的折叠结构以来,蛋白质的研究从氨基酸残基序

    列的测定,深入到空间结构2构象的确定。近年来,人们发现疯牛病、克2雅氏病和震颤病等神经退行性

    疾病是由Prion 病蛋白所致,而构象变化在Prion 病蛋白的致病因素中起着至关重要的作用1 ,2 。这使

    人们进一步认识到蛋白质的构象对其生理功能的巨大意义,要深入理解蛋白质的生物活性,就必须了解

    它的构象及其相关变化。目前,确定蛋白质构象最准确的方法是X - 射线晶体衍射,但对结构复杂、柔

    性的生物大分子蛋白质来说,得到所需的晶体结构较为困难。二维、多维核磁共振技术能测出溶液状态

    下较小蛋白质的构象,可是对分子量较大的蛋白质的计算处理非常复杂。相比之下,圆二色(Circular

    dichroism 简称CD) 光谱是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较准确的方法。

    1969 年, Greenfield 最早用CD 光谱数据估计了蛋白质的构象3 , 相关的研究方法陆续有报

    道4 ～12 。特别是近十几年来,用远紫外圆二色( Far2UV CD) 数据分析蛋白质二级结构,不但在计算方

    法和拟合程序上有了极大地发展13 ～30 ,而且随着X2射线晶体衍射与核磁共振技术的提高,越来越多的

    蛋白质的精确构象得到测定,为CD 数据的拟合提供了更精确的数据库31 ～34 ......