本文關(guān)鍵詞：里氏木霉銅代謝相關(guān)基因克隆與功能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》 2014年

銅轉(zhuǎn)運蛋白C端金屬結(jié)合域與Ag~+及Hg~(2+)相互作用的機理研究

朱云城  

【摘要】：近些年來,通過研究人們發(fā)現(xiàn)金屬離子廣泛存在于生物體內(nèi),它們不僅存在于細(xì)胞膜上、細(xì)胞液中,而且還存在于蛋白質(zhì)和核酸中。它們參與生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)傳輸、代謝調(diào)控、信息傳遞等一系列復(fù)雜的生化過程,對生物體的生長發(fā)育中起至關(guān)重要的作用。其中銅離子是對生物體生長發(fā)育非常重要的微量元素之一,通常作為多種蛋白質(zhì)和酶的輔因子參與廣泛的生理學(xué)進(jìn)程,在生物體內(nèi)的含量僅次于鐵和鋅,在過渡元素中居第三位。國內(nèi)外對銅離子在生物體內(nèi)的運輸進(jìn)行了大量的研究,特別是銅離子在細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運機制進(jìn)行了較為深入的研究與探索。 研究發(fā)現(xiàn),人體細(xì)胞對銅元素的攝取依賴于人類銅轉(zhuǎn)運蛋白(hCtr1, human copper transporter1),這是一種定位于細(xì)胞膜上的跨膜轉(zhuǎn)運蛋白。除銅離子外,hCtrl也能夠運輸其他多種金屬離子,其細(xì)胞外的N端與鋅離子、鐵離子的結(jié)合及運載機制已見報道,近些年新起的抗癌藥物的研究發(fā)現(xiàn)hCtr1也能夠運輸順鉑進(jìn)入細(xì)胞。本課題主要從hCtr1位于細(xì)胞內(nèi)的C端結(jié)構(gòu)域的八肽(C8序列：VDIT EHCH)入手,選擇對人體及其他生物危害嚴(yán)重的汞離子(Hg2+)和銀離子(Ag+),利用一維核磁共振氫譜(1D1H NMR, one-dimensional hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy)、電噴霧電離質(zhì)譜(ESI-MS, electrospray ionization mass spectrometry)及紫外-可見光譜(UV-vis, ultraviolet and visible spectrum)等實驗手段,深入研究該兩種金屬離子與hCtr1的結(jié)合情況與轉(zhuǎn)運機制。 第一章主要討論hCtr1的研究背景、發(fā)展現(xiàn)狀及工作意義,并簡單介紹Hg2+與Ag+對人體及生物體的影響。第一節(jié)主要通過調(diào)研文獻(xiàn)來介紹hCtr1的研究背景及意義。第二節(jié)主要介紹hCtr1的結(jié)構(gòu)及其在人體內(nèi)的功能。第三節(jié)主要詳細(xì)介紹銅元素如何從細(xì)胞外被運輸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),說明hCtr1轉(zhuǎn)運Cu+的機制。第四節(jié)主要介紹Hg2+和Ag+對人體及生物體的影響,分析利與弊,并且如何消除產(chǎn)生的毒性。 第二章主要研究hCtr1的C端八肽與Hg2+的反應(yīng)。選取hCtr1的C端結(jié)構(gòu)域的八肽作為研究對象,利用核磁共振、電噴霧電離質(zhì)譜及紫外-可見光譜等實驗手段來分析檢測Hg2+與C8的反應(yīng)情況。NMR實驗數(shù)據(jù)顯示C8的組氨酸(His, Histidine)參與Hg2+的配位。一級質(zhì)譜實驗(MS)數(shù)據(jù)中C8以2:1結(jié)合Hg2+的譜峰說明了C8與Hg2+是以橋聯(lián)的二聚體形式進(jìn)行結(jié)合,而二級串聯(lián)質(zhì)譜實驗(MS/MS)數(shù)據(jù)說明了C8中與Hg2+結(jié)合的氨基酸殘基可能為HCH片段。UV實驗數(shù)據(jù)表明C8中半胱氨酸(Cys,cysteine)的巰基(-SH)能與Hg2+以2:1結(jié)合,并且反應(yīng)很快,結(jié)合常數(shù)比較大,此結(jié)論印證了一級質(zhì)譜實驗結(jié)果。 第三章主要研究hCtr1的C端八肽與Ag+的反應(yīng)。其中所用的C8肽段、實驗思路及實驗手段都相同,只是NMR實驗并未采用磷酸緩沖溶液(因其導(dǎo)致Ag+沉淀),而直接調(diào)pH至中性。NMR實驗數(shù)據(jù)顯示His也參與Ag+的配位。一級質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)中C8與At+以1:1結(jié)合的譜峰驗證了之前UV得到的結(jié)論,二級串聯(lián)質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)說明Ag+除了與末端的HCH結(jié)合,也會同時與相距較遠(yuǎn)的其他氨基酸結(jié)合。UV實驗數(shù)據(jù)表明了C8中Cys上的巰基能與Ag+以1:1結(jié)合,較低的結(jié)合常數(shù)說明Ag+與C8的配位是一個中等速度的交換過程。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O641.3
【目錄】：

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【共引文獻(xiàn)】

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