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关键词：
脂肪酶,构象,微波,荧光,非热效应,溶剂
发表时间：
2011-11-28 17:43:54
摘 要 以溶剂相脂肪酶LRI 催化辛酸和丁醇的酯化反应体系为对象, 将反应体系中各组分分别在低功率微波辐射和常规加热下对LRI 作用后, 用荧光发射光谱分级逐步研究LRI 在有机溶剂和水环境中的荧光光谱变化。微波辐射和常规加热在所有实验条件下均增强LRI 的荧光强度而没有导致最大发射波长位移。在微波辐射能够提高反应初速度的范围内, 当LRI 与有机分子共热后, 微波辐射更有利于LRI 蛋白质分子在水中的裸露。不同lo g P 溶剂的反应体系对酶构象的影响主要表现为溶剂对其的影响。反应初速度对lo g P的变化规律与水相LRI 蛋白质的荧光强度对lo g P 的变化接近, 而与溶剂相LRI 蛋白质的荧光强度对lo g P的变化规律之间基本无共同之处。
波辐射可以用来消解蛋白质, 也可以用来加速酶催化反应, 而后者自然是在不损伤酶的一级结构的低功率辐射下进行的。在酶催化反应中, 抑制剂[1] 、溶剂[ 2-6] 、电磁场[7- 9]或者金属离子及配合物[ 10] 对酶的构象都会产生影响, 从而影响酶的催化活性。研究微波辐射对于酶构象的影响, 将有助于研究微波在微波耦合酶促反应中的非热效应, 但是微波辐射过程中酶的光谱变化以及微波对于酶构象的影响均少见报道。我们的前期工作表明[ 11] , 脂肪酶Lipozyme RM IM( 固
定化( Rhiz omucor miehci ) Lipase, LRI) 在溶剂相中20~ 65 下催化酯化辛酸和丁醇时, 微波辐射可以提高反应的初速度; 进一步研究表明, 辛酸对酶有一定的抑制作用, 而且微波辐射可以增强醇与酶的亲和力, 但是对微波辐射下LRI 的构象变化不甚明了。
众所周知, 酶的活性部位与底物的诱导契合是酶催化的先决条件。由于不同底物、溶剂的物理性质不同, 受物理场的影响也不同, 对酶的作用程度可能也不相同。由于微波对物质极性的敏感性, 酶蛋白构象在不同环境下( 例如不同功率微波、不同溶剂、不同底物) 受到微波辐射的影响也一定不同。酶蛋白分子的内源荧光强度与发射峰位置的变化一定程度上可揭示酶分子肽链的伸展及构象变化, 特别是揭示酶蛋白分子裸露程度的变化; 而酶蛋白分子的适度裸露对酶与底物的契合是很重要的, 适度的酶蛋白分子裸露有利于酶蛋白分子更好地与底物结合, 从而加快反应速度; 过度的裸露使酶的结构过于松散, 可能会破坏酶特有的疏水袋结构, 有利于竞争性副反应的发生。
此外, 脂肪酶的催化反应是发生在油水界面上的, 所以很有可能脂肪酶的蛋白质分子伸展也同时涉及溶剂相和水相; 尤其是对共价固定化脂肪酶而言, 其蛋白质分子伸展还受到该共价键合的制约。另一方面, 蛋白质分子在330 和350 nm 处的荧光强度变化分别可以用来考察酶蛋白中色氨酸残基在溶剂以及水相中的裸露程度, 而蛋白质水溶液在310 nm 处的荧光强度变化可以用来考察酶蛋白中疏水部分色氨酸残基的裸露程度变化。因而这些荧光强度变化也可以用于判别酶蛋白的裸露程度变化, 在一定程度上反映酶蛋白的构象是否发生变化。因此荧光光谱在一定程度上可以反映不同底物、溶剂对酶构象的影响。
本文在微波辐射能够提高反应的初速度的范围内, 用荧光发射光谱分级逐步地研究了脂肪酶LRI 溶剂相催化酯化辛酸和丁醇时, 常规加热和低功率微波辐射下反应体系中LRI 荧光光谱变化, 以及光谱变化与微波加速反应间的关联。
定化( Rhiz omucor miehci ) Lipase, LRI) 在溶剂相中20~ 65 下催化酯化辛酸和丁醇时, 微波辐射可以提高反应的初速度; 进一步研究表明, 辛酸对酶有一定的抑制作用, 而且微波辐射可以增强醇与酶的亲和力, 但是对微波辐射下LRI 的构象变化不甚明了。
众所周知, 酶的活性部位与底物的诱导契合是酶催化的先决条件。由于不同底物、溶剂的物理性质不同, 受物理场的影响也不同, 对酶的作用程度可能也不相同。由于微波对物质极性的敏感性, 酶蛋白构象在不同环境下( 例如不同功率微波、不同溶剂、不同底物) 受到微波辐射的影响也一定不同。酶蛋白分子的内源荧光强度与发射峰位置的变化一定程度上可揭示酶分子肽链的伸展及构象变化, 特别是揭示酶蛋白分子裸露程度的变化; 而酶蛋白分子的适度裸露对酶与底物的契合是很重要的, 适度的酶蛋白分子裸露有利于酶蛋白分子更好地与底物结合, 从而加快反应速度; 过度的裸露使酶的结构过于松散, 可能会破坏酶特有的疏水袋结构, 有利于竞争性副反应的发生。
此外, 脂肪酶的催化反应是发生在油水界面上的, 所以很有可能脂肪酶的蛋白质分子伸展也同时涉及溶剂相和水相; 尤其是对共价固定化脂肪酶而言, 其蛋白质分子伸展还受到该共价键合的制约。另一方面, 蛋白质分子在330 和350 nm 处的荧光强度变化分别可以用来考察酶蛋白中色氨酸残基在溶剂以及水相中的裸露程度, 而蛋白质水溶液在310 nm 处的荧光强度变化可以用来考察酶蛋白中疏水部分色氨酸残基的裸露程度变化。因而这些荧光强度变化也可以用于判别酶蛋白的裸露程度变化, 在一定程度上反映酶蛋白的构象是否发生变化。因此荧光光谱在一定程度上可以反映不同底物、溶剂对酶构象的影响。
本文在微波辐射能够提高反应的初速度的范围内, 用荧光发射光谱分级逐步地研究了脂肪酶LRI 溶剂相催化酯化辛酸和丁醇时, 常规加热和低功率微波辐射下反应体系中LRI 荧光光谱变化, 以及光谱变化与微波加速反应间的关联。
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