酶的活性部位柔性学说.pptVIP

酶的活性部位柔性的假说 邹承鲁简介 中文名 邹承鲁 国????籍 中国 民????族 汉族 出生地 山东省青岛市 出生日期 1923年 逝世日期 2006年11月23日 职????业 生物化学家 毕业院校 西南联合大学，剑桥大学 主要成就 领导合成人工牛胰岛素 祖????籍 江苏无锡 邹承鲁主要研究 一、蛋白质结构与功能的关系 二、细胞色素与呼吸链酶系 三、胰岛素分子A链和B链的拆合 四、酶活性不可逆抑制动力学 五、酶活性部位的柔性 六、新生肽链的折叠与分子伴侣 酶的活性部位柔性的假说 酶分子可维持特定三级结构，其二级结构更是有相当大刚性。但活性部位在底物结合中会发生构象变化则是活性所需要的，表现出局部的柔性。 在实验结果的支持下，邹承鲁提出酶活性部位柔性的假说，是近年酶学的重要进展，现已逐渐被国际学术界接受。实际上活性部位柔性正是诱导契合模型得以成立的基础。 该学说发表在国际最高的学术刊物Science上，并获得了国家自然科学奖。 研究过程 提出假设 实验验证 初步实验结论 实例 排除其他因素 一、构象变化而发生的活力下降是否由于变性剂抑制的可能性 ( 1) 酶与小分子抑制剂的可逆结合速度极快, 通常在微秒时间内即已完成, 而酶在变性过程中活性丧失的反应通常在毫秒范围内发生, 相差3个数量级以上。 ( 2) 酶与小分子可逆抑制复合物的解离也是微秒数量级的反应, 用核糖核酸酶测定的结果, 其复活的时间在几秒到几十秒以上。肌酸激酶, 甘油醛-3-磷酸脱氢酶等变性后的复活所需时间更长。如果一种可逆抑制剂与酶的结合极快但从酶分子上解离又较慢, 其解离常数必然极小, 因而必然是极强的抑制剂, 而脲和盐酸胍都是只在较高浓度下才引起酶活力的下降, 不可能是结合极快但解离极慢的强抑制剂。 二、物理因素引起变性的研究 对肌酸激酶和腺苷酸激酶热变性研究, 以及最近对于肌酸激酶在强压力下变性。用光散射方法测定的甘油醛-3-磷酸脱氢酶在低盐酸胍浓度中的解聚速度, 也远低于其快相失活速度 三、结晶对酶分子的柔性结构和活性的影响 X-射线晶体衍射及核磁方法测定一些蛋白质结构 酶在晶体状态下kcat 的降低很可能恰恰反映了晶体状态下活性部位柔性的降低。不同晶型的蛋白具有大致相同但又有明显差异的结构。这就是说, 在溶液中蛋白分子的结构可以在不同构象状态间相互转换, 这正反映出分子具有一定程度的柔性。总的说来, 结晶对酶分子的柔性结构和活性都有明显影响, 但二者之间的关系还有待于进一步的研究。 结论：酶变性过程中活力下降先于分子整体构象伸展的原因, 是由于处于分子局部的活性部位空间结构变化所造成。酶活性部位空间结构是由较少或较弱的次级键所维系, 因此较易受到破坏, 在较弱的变性条件下即已遭到微扰, 造成酶活性的降低或丧失。因构象伸展轻微, 又仅发生在分子局部, 因而用常规物理化学方法无法察觉。由于维系活性部位空间结构的力量较弱, 才造成了活性部位的柔性或可运动性较分子整体为高 酶分子柔性的结构基础 构成蛋白质的二级结构单位，如α-螺旋，β-折叠和 转角等是相对刚性的，它们是稳定蛋白质空间结构的 基础；而蛋白质中由环（loop）和无规卷曲（random coil）构成的局部区域相对比较柔性。某些较长的氨 基酸侧链，如Lys也有一定的 柔性，能不断进行分子内运动。 因此，从结构学和动态学角度分析，可以认为 酶分子具有刚柔相间的空间结构。 活性部位的柔性与酶催化活性的关系 实验验证： 1、高浓度硫酸铵或用戊二醛交联都可以稳定乳酸脱氢酶的空间结构, 2、盐酸胍还可以在低温下使二氢叶酸还原酶和淀粉麦芽四糖水解酶活力明显提高 3、硫酸铵、戊二醛交联和低温都可以在提高分子稳定性的同时降低分子的柔性 活性部