蛋白質(zhì)-金屬離子相互作用調(diào)控著生物體內(nèi)諸多的生理過(guò)程,包括蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)、金屬離子的儲(chǔ)存、電子的轉(zhuǎn)移、氧氣的運(yùn)輸、反應(yīng)的催化等。目前,在已發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)中,有三分之一的蛋白需要與金屬離子相互作用后才能行使生物功能。研究這些蛋白質(zhì)-金屬離子的相互作用有助于我們更深入地理解細(xì)胞的衰老、凋亡,生物功能的失常等。目前電噴霧質(zhì)譜常被用來(lái)分析蛋白質(zhì)-金屬離子相互作用。因?yàn)殡妵婌F質(zhì)譜溫和的離子化過(guò)程,不僅可以保持蛋白質(zhì)大分子的完整結(jié)構(gòu),還可以將蛋白質(zhì)-金屬離子相互作用的復(fù)合物保留下來(lái)。并且相較于紫外、熒光、核磁共振等檢測(cè)技術(shù),質(zhì)譜可以直接提供蛋白質(zhì)-金屬離子相互作用時(shí)的化學(xué)計(jì)量學(xué)信息,有助于獲得相互作用中的結(jié)合常數(shù)、親和力等數(shù)據(jù)。此外,電噴霧質(zhì)譜還可以與液相色譜、毛細(xì)管電泳等技術(shù)聯(lián)用,獲得復(fù)雜生物樣品中的蛋白質(zhì)信息。然而電噴霧質(zhì)譜檢測(cè)中也存在著一定的問(wèn)題,其中一點(diǎn)就是電噴霧會(huì)產(chǎn)生帶多電荷的蛋白質(zhì)離子。雖然這一特點(diǎn)會(huì)使蛋白質(zhì)譜峰出現(xiàn)在較低的m/z范圍內(nèi),讓電噴霧質(zhì)譜能夠用于檢測(cè)分子量較大的蛋白質(zhì),但是不同的電荷態(tài)可能會(huì)影響蛋白質(zhì)-金屬離子的結(jié)合。因?yàn)閷?duì)于不同的電荷態(tài),其蛋白質(zhì)分子的氣相三維結(jié)構(gòu)、離子化效率、質(zhì)譜響應(yīng)因子等或多或少都存在一定的差異。所以可能會(huì)導(dǎo)致質(zhì)譜圖中,不同電荷態(tài)的蛋白質(zhì)和金屬離子的結(jié)合比例有所不同。本文就電荷態(tài)對(duì)蛋白質(zhì)-金屬離子特異性結(jié)合的影響進(jìn)行了系統(tǒng)性地研究。我們認(rèn)為,主要是因?yàn)椴煌姾蓱B(tài)的蛋白質(zhì)氣相結(jié)構(gòu)稍許不同,導(dǎo)致它對(duì)金屬離子的親和力有所改變。我們采用氫氘交換和光解離的技術(shù)手段,研究了蛋白質(zhì)-金屬離子復(fù)合物的氣相結(jié)構(gòu)。了解電荷態(tài)對(duì)蛋白質(zhì)-金屬離子特異性結(jié)合的影響,可以幫助我們?cè)谟觅|(zhì)譜檢測(cè)蛋白質(zhì)相互作用時(shí)獲得更加真實(shí)可靠的數(shù)據(jù),排除掉因?yàn)橘|(zhì)譜檢測(cè)造成的干擾。因?yàn)樵谝酝垦芯康鞍踪|(zhì)與金屬離子相互作用時(shí),我們通常會(huì)將所有電荷態(tài)的結(jié)合狀態(tài)相加,然后計(jì)算結(jié)合常數(shù)或親和力數(shù)據(jù)�；蛘邥�(huì)選取豐度最高的某一個(gè)電荷態(tài),以此電荷態(tài)的結(jié)合狀態(tài)為依據(jù),計(jì)算結(jié)合常數(shù)。然而,如果電荷態(tài)對(duì)蛋白質(zhì)-金屬離子特異性相互作用存在影響,那么以上兩種計(jì)算方式可能都存在問(wèn)題。此外,我們還就電荷態(tài)對(duì)非特異性結(jié)合的影響進(jìn)行了深入的研究。非特異性結(jié)合是在電噴霧過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)合,這種結(jié)合狀態(tài)在溶液中并不存在。我們采用了數(shù)學(xué)模型計(jì)算,區(qū)分出了傳統(tǒng)電噴霧質(zhì)譜圖中特異性結(jié)合和非特異性的結(jié)合部分,單獨(dú)地研究非特異性結(jié)合與電荷態(tài)之間的關(guān)系。選取了不同的非特異性結(jié)合體系,對(duì)這種影響的機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。最后,使用感應(yīng)電噴霧作為離子源,在噴霧前產(chǎn)生毫秒級(jí)的微電泳,分離了游離的金屬離子與蛋白質(zhì)復(fù)合物。結(jié)果表明,感應(yīng)電噴霧離子源有效地去除了傳統(tǒng)電噴霧離子源中存在的非特異性結(jié)合問(wèn)題,獲得了更真實(shí)的蛋白質(zhì)-金屬離子結(jié)合情況。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：O657.63;O641.3
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 蛋白質(zhì)-金屬離子相互作用簡(jiǎn)介
    1.2 蛋白質(zhì)-金屬離子相互作用常用分析方法
        1.2.1 非質(zhì)譜分析法
        1.2.2 質(zhì)譜分析法
    1.3 電噴霧質(zhì)譜檢測(cè)中存在的問(wèn)題
    1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)
第2章 電荷態(tài)對(duì)蛋白質(zhì)-金屬離子相互作用的影響
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.2.2 質(zhì)譜儀
        2.2.3 常規(guī)納升電噴霧離子源
        2.2.4 感應(yīng)納升電噴霧離子源
        2.2.5 蛋白質(zhì)的表達(dá)與純化
        2.2.6 熒光滴定實(shí)驗(yàn)
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 電荷態(tài)對(duì)蛋白質(zhì)相互作用的表觀影響
        2.3.2 利用數(shù)學(xué)計(jì)算分離特異性結(jié)合和非特異性結(jié)合
        2.3.3 利用感應(yīng)電噴霧離子源去除非特異性結(jié)合
    2.4 本章小結(jié)
第3章 電荷態(tài)影響特異性結(jié)合的機(jī)理探究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.2.2 氫氘交換實(shí)驗(yàn)
        3.2.3 光解離實(shí)驗(yàn)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 利用氫氘交換研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化
        3.3.2 利用同步輻射光解離研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化
    3.4 本章小結(jié)
第4章 電荷態(tài)影響非特異性結(jié)合的機(jī)理探究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        4.2.2 質(zhì)譜儀
        4.2.3 蛋白質(zhì)的表達(dá)和純化
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 不同模型蛋白的非特異性結(jié)合
        4.3.2 蛋白質(zhì)表面帶電荷量對(duì)非特異性結(jié)合的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的研究成果

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本文編號(hào)：2893399