化學(xué)物質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用3課件

1、第三節(jié)、化學(xué)物質(zhì)的共價(jià)修飾作用 化學(xué)物質(zhì)與生物大分子的共價(jià)作用常常涉及到物質(zhì)的生理活性（包括藥理、毒理等），如何判斷化合物與蛋白質(zhì)分子中的哪類(lèi)基團(tuán)作用，在體外主要用化合修飾的方法。該方法是研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的一種重要的基礎(chǔ)手段。 一、生物體內(nèi)蛋白質(zhì)加合物的形成 許多化學(xué)毒物對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生的損害與其親電代謝產(chǎn)物同細(xì)胞大分子的親核部位(如蛋白質(zhì)的巰基)發(fā)生不可逆結(jié)合具有密切關(guān)系。當(dāng)外源化合物的活性代謝產(chǎn)物與細(xì)胞內(nèi)重要生物大分子，如核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等共價(jià)結(jié)合，發(fā)生烷基化或芳基化，即導(dǎo)致DNA損傷、蛋白質(zhì)正常功能喪失，乃至細(xì)胞的損傷或死亡、外源化合物與生物大分子相互作用主要有兩種方式：非共價(jià)結(jié)合和共價(jià)

2、結(jié)合。 1、可與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的化合物 除少數(shù)烷化劑外，絕大多數(shù)外源化合物需經(jīng)體內(nèi)代謝活化，轉(zhuǎn)變成親電子的活性代謝物，再與細(xì)胞內(nèi)生物大分子中的親核部位和基團(tuán)發(fā)生共價(jià)結(jié)合，例如蛋白質(zhì)分子中的親核基團(tuán)、DNA、RNA及一些小分子物質(zhì)如谷胱甘肽等的親核部位等。 試劑類(lèi)型化合物或前體反應(yīng)機(jī)制烷基化芳香基化鹵代物親核取代環(huán)氧化物硫酸烷基酯活潑的烯烴1,4-加成羰基化合物醛形成席佛堿酰基化有機(jī)酸酐、酰氯等親核取代或加成磷酰化有機(jī)磷親核取代自由基OH、CCl3自由基反應(yīng)具有親電氮化合物芳香胺親核取代2、蛋白質(zhì)分子中的可反應(yīng)基團(tuán) 致癌物分子量的大小不同，反應(yīng)是不同的，分子量較小的，如乙烯、丙烷和苯乙烯的氧化物

3、、尿烷和氯乙烯的環(huán)氧化物、丙烯酰胺等，與蛋白質(zhì)作用時(shí)，所形成的加合物依賴(lài)于外源化合物與各種氨基酸反應(yīng)的相對(duì)速率。 二、氨基酸殘基側(cè)鏈基團(tuán)的修飾 蛋白質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)的修飾是通過(guò)選擇性的試劑或親和標(biāo)記試劑與蛋白質(zhì)分子側(cè)鏈上特定的功能基團(tuán)發(fā)生化合反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。其中的一個(gè)重要作用是用來(lái)探測(cè)活性部位的結(jié)構(gòu)。理想情況下，修飾試劑只是有選則地與某一特定的殘基反應(yīng)，很少或幾乎不引起蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象變化。在此基礎(chǔ)上，從該基團(tuán)的修飾對(duì)蛋白質(zhì)分子的生物活性所造成的影響，就可以推測(cè)出被修飾的殘基在該蛋白質(zhì)分子中的功能。 1、巰基的化學(xué)修飾 5,5-二硫-2-硝基苯甲酸(DTNB)，又稱(chēng)為Ellman試劑，目前已成為最常用

4、的巰基修飾試劑。DTNB可以與巰基反應(yīng)形成二硫鍵，產(chǎn)生的5-巰基-2-硝基苯甲酸陰離子在412nm具有很強(qiáng)的吸收，可以很容易通過(guò)光吸收的變化來(lái)監(jiān)測(cè)反應(yīng)的程度。有機(jī)汞試劑是最早使用的巰基修飾試劑之一，其中最常用的是對(duì)氯汞苯甲酸，該化合物溶于水中形成羥基衍生物，與巰基相互作用時(shí)在255nm處光吸收具有較大的增強(qiáng)效應(yīng)。 2、氨基的化學(xué)修飾 有許多化合物都可用來(lái)修飾賴(lài)氨酸殘基，三硝基苯磺酸(TNBS)就是其中非常有效的一種。TNBS與賴(lài)氨酸殘基反應(yīng)，在420 nm和367nm能夠產(chǎn)生特定的光吸收。 在蛋白質(zhì)序列分析中，用于多肽鏈N-末端殘基的測(cè)定的化合修飾方法-2，4-二硝基氟苯(DNFD)法、丹磺酰氯(DNS)法和)苯異硫氰酸酯(PITC)法都是常用的氨基修飾方法。 3、羧基的化學(xué)修飾 水溶性的碳化二亞胺類(lèi)特定修飾蛋白質(zhì)分子的羧基基團(tuán)，目前已成為一種應(yīng)用最普遍的標(biāo)準(zhǔn)方法，它在比較溫和的條件下就可以進(jìn)行。 4、咪唑基的化合修飾 焦碳酸二乙酯(DPC)是最常用的修飾組氨酸殘基的試劑。該試劑在接近中性的情況下表現(xiàn)出比較好的專(zhuān)一性，與組氨酸殘基反應(yīng)使咪唑基上的1個(gè)氮羧乙基化，并