《哺乳類動物中血紅素蛋白調控的硫化物新陳代謝機理》是依託南京理工大學，由易軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：哺乳類動物中血紅素蛋白調控的硫化物新陳代謝機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：易軍
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雖然研究表明不同的硫化物可以與哺乳動物體內的血紅素蛋白發生反應，然而至今還沒有任何有關人體內血紅素蛋白通過鐵活性中心介導的含硫化合物新陳代謝（硫循環）過程機理的研究報導，這一知識空白極大阻礙了人們對若干與硫的生理或病理相關疾病起因的深入理解。本項目的目標是確定肌球蛋白（肌肉中）和血紅蛋白（血液內）鐵活性中心對硫化物之間轉化反應的控制因素，並研究過量硫化物對該類血紅素蛋白結構與功能的影響。本項目擬表達、分離和純化在肌球蛋白控制的硫代謝過程中可能產生的一系列中間產物；擬採用野生型、再造型及突變型肌球蛋白，通過改變活性中心氫鍵數目與位置以及改變血紅素大環結構，精確分析蛋白活性中心對硫化物結構的影響；並研究體內過量硫化物對血紅素蛋白結構影響所導致的硫血紅素蛋白血症形成的機理。研究結果將為含硫配體的血紅素蛋白的結構與功能的關聯、以及血紅素蛋白調控的硫化物新陳代謝的機理提供重要的新信息和結構依據。
結題摘要
硫是人和哺乳類動物體的必須元素之一，在半胱氨酸、蛋氨酸、同型半胱氨酸等胺基酸以及各種鐵硫電子傳遞蛋白質中都有硫元素。亞硫酸鹽還原反應的終端產物硫化氫（H2S）在人體內也可生物合成，近期研究表明這一具有臭雞蛋刺鼻氣味的氣體被作為人體血管舒張的生理信號分子，含硫物種對神經傳遞、炎症和糖尿病等也具有重要的影響。雖然研究已表明不同的硫化物可以與哺乳動物體內的血紅素蛋白發生反應，但至今還沒有任何有關人體內血紅素蛋白通過鐵活性中心介導的含硫物種新陳代謝過程機理的研究報導，這一知識空白極大阻礙了人們對若干與硫的生理或病理相關疾病起因的深入理解。本項目的目標是確定肌球蛋白和血紅蛋白鐵活性中心對硫化物之間轉化反應的控制因素，並研究過量硫化物對該類血紅素蛋白結構與功能的影響。 通過改變活性中心氫鍵數目與位置以及改變血紅素大環結構，分析蛋白活性中心對硫化物結構的影響；並研究體內過量硫化物對血紅素蛋白結構影響所導致的硫血紅素蛋白血症形成的機理。 在本項目執行期間，我們已經取得了以下研究成果： 1. 以野生型馬心肌紅蛋白質粒pGYM為模版，製備了從單點突變到三點突變共15種重組蛋白的質粒。 2. 已成功表達分離純化了15種突變體重組蛋白，成功獲得了包括hhMb H64V在內的共8中突變型蛋白晶體。 3. 通過觀測硫化物與肌紅蛋白（野生型和突變型）紫外可見吸收光譜變化發現：（1）突變型hhMb硫代血紅素得率及穩定度不同；（2）突變型hhMb H64V/H93Y基本不與硫化物反應；（3）突變型hhMb H93M的硫化物衍生物不穩定，部分形成脫血紅素輔基蛋白。 4. 已成功獲得L32I MbS在內的3種突變型Mb與硫化物或氮氧化物綁定的衍生物晶體結構。 5. 已成功獲得並解析了人體血紅蛋白一氧化氮衍生物晶體結構。 6. 已成功獲得並報導了第一個有序高解析度的亞硝基半胱氨酸甲酯衍生物三維晶體結構，並採用密度泛函理論計算了包括亞硝基甲烷在內的4種亞硝基硫醇在氣態中的幾何構型、成鍵／反鍵分子軌道及相對能量等參數。 7. 已成功獲得經苯基羥胺誘導產生的首個人體血紅蛋白高鐵血色原結構，此外beta-Cys93發生翻譯後修飾形成亞硝基硫醇結構。
