文档介绍：蛋白质的化学修饰
主要内容
化学修饰的原理
蛋白质侧链的修饰
蛋白质肽链的交联
蛋白质的位点专一性修饰
化学修饰结果的解释
蛋白质化学修饰的应用
蛋白质化学修饰的局限性
一、化学修饰的原理
概念:从广义上说,凡是通过化学基团的引入或除去,而使蛋白质共价结构发生改变,都可称为蛋白质的化学修饰。
有的情况下化学结构的改变并不影响蛋白质的生物学活性(称非必需部分的修饰); 但大多情况下将导致生物活性的改变(如下降以至完全丧失)。
影响蛋白质化学修饰反应进程的因素: ;。
蛋白质功能基反应性的影响因素
蛋白质的功能基所处的环境强烈地影响其理化性质,其分子的表面特征也影响化学试剂的接近。功能基的反应性是通过其亲核性来测量的,而亲核性又常常与其酸碱性(即pK值)有关。
微区的极性
决定基团解离状态的关键因素之一。从整体来看,局部极性的改变对氨基酸反应性影响:
Tyr、Cys、-COOH > -NH2、His >Trp、Met和胱氨酸。
氢键效应
天然蛋白质或其离子通过氢键维持其稳定性,也是使pK值发生改变的一个因素。
如水杨酸的-COOH可与酚基形成O-H…O氢键,结果使其-COOH的pK值比正常值小1个pH单位,同时使酚基的正常pK10改变到pK13。因此在蛋白质的酚基-羧基相互作用中,羧基的pK值应比正常值低,而酚基的pK值高于正常值。
静电效应
由于带电基团相互影响,导致同种氨基酸残基在不同的蛋白质中pK值存在差异。
如用高分辨率的NMR对His的电离行为研究表明:碳酸酐酶和葡萄球菌核酸酶各有4个His残基,其pK值是:
碳酸酐酶:;;;
葡萄球菌核酸酶:;;;
His残基在这两个蛋白质中pK值几乎相差2个pH单位。
空间障碍(位阻效应)
处于蛋白质表面的功能基, 一般来说比较容易与修饰剂反应, 但如果烷基在空间上靠近功能基团, 会使修饰剂不能与功能基团接触, 出现位阻效应。
此外,其它因素也能改变蛋白质功能基反应性,如电荷转移、共价键形成、金属螯合、旋转自由度等。
蛋白质功能基的超反应性
超反应性:指蛋白质的某个侧链基团与个别试剂能发生非常迅速的反应。
酶的催化活性基团通常对修饰剂是有反应的,但酶的超反应基团不一定是酶活性部位上的基团,可能与酶的功能或构象没有明显联系。
蛋白质功能基的超反应性
影响因素:
1. 改变蛋白质功能基的pKa值;
2. 蛋白质功能基具有较大的亲核性;
3. 通过静电相互作用吸引试剂,并使其有适当的取向;
4. 试剂与靠近修饰部位的蛋白质区域之间的立体化学适应性;
5. 试剂的结合。
修饰剂反应性的决定因素
1. 选择性吸附:化学修饰前,修饰剂根据各自的特点,选择性地吸附于低或高极性区的,有时可以根据对速度的饱和效应,检测出蛋白质- 修饰剂复合物的形成,类似酶-底物复合物。
2. 静电相互作用:带电的修饰剂能选择性地吸引到蛋白质表面带相反电荷的部位。该作用可使修饰剂向多功能部位中的一个残基定位,或向双功能基一侧定位。此外,静电排斥力能抑制修饰作用。