基于辅因子法对辣根过氧化物酶的化学修饰

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辣根过氧化物酶(HRP)是一种高效生物催化剂,可以在有过氧化氢或有机过氧化物的存在下催化氧化芳香族化合物。具有来源广泛、催化效率高、专一性强、无污染等优点,被广泛地应用于污水处理、有机合成、环境检测和食品工业等领域。但由于存在着对酸、碱、热、氧化剂、有机溶剂和重金属离子稳定性差,在有机相中的催化效率比在水相中低几个数量级等诸多缺陷,使其在工业生产中的应用受到限制。为了改善辣根过氧化物酶的稳定性和催化活性,在查阅和分析了大量有关文献的基础上,确立了用辅因子修饰法对辣根过氧化物酶进行分子改造,以改善和提高辣根过氧化物酶的催化活性。并从动力学、热力学和蛋白质溶液构象等几方面对这种改善和提高提出了初步的解释。论文的主要内容包括: 1.用天然辣根过氧化物酶的活性中心血红素分别与L-组氨酸甲酯、L-谷氨酸甲酯发生成肽反应得到了五种新的血红素衍生物(Heme-HisOMe.Heme-bis(}fisH),Heme-Glu,Heme-bis(GluH)),并用电喷雾质谱、紫外一可见吸收光谱手段进行了表征,确认了它们的结构。 2.将合成的血红素衍生物分别与脱辅基的辣根过氧化物酶(apo-HRP)重组得到五种新的重组酶 (HTP-HisOMe, HisOMe.bis(HisH), HRP-Glu,HRP-bis(GluH))。通过酶活测定发现,五种重组酶中只有其中重组酶HRP-bis(HisH)和HRP-Glu的活性较天然酶有提高。且HRP-bis(HisH)和HRP-Glu在水相中催化氧化苯酚的活性分别是天然辣根过氧化物酶的1.16和1.29倍。我们进行了重组酶热稳定性,有机溶剂中的稳定性,酸碱稳定性以及在有机溶剂中的催化活性的测定,结果表明重组酶的稳定性和催化活性比天然酶有不同程度的提高。动力学测定表明,重组酶的K<,m>值较天然酶低而k<,cat>/K<,m>值较天然酶高,说明重组酶对底物的亲和力和催化效率比天然酶提高。 3.为了研究蛋白质溶液构象的变化,我们用紫外一可见光谱、圆二色谱、荧光光谱等手段对重组辣根过氧化物酶和天然辣根过氧化物酶进行了光谱测定。光谱数据表明重组辣根过氧化物酶的α-螺旋结构增强,同时芳香族氨基酸周围的三级结构成分发生了改变。
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