酸性氨基酸在多肽質(zhì)譜裂解中作用的研究.pdf

1、經(jīng)過科學家的不懈努力，上世紀90年代初提出的人類基因組計劃基本完成，目前已進入了后基因組學時代，蛋白質(zhì)組研究就是其中很重要的內(nèi)容。要進行該研究，就需要測定每一個蛋白質(zhì)中的氨基酸序列組成、結(jié)構(gòu)和功能。
　　 近年來隨著蛋白質(zhì)組學研究技術的飛速發(fā)展，生物質(zhì)譜技術已成為蛋白質(zhì)的氨基酸序列組成的測定和結(jié)構(gòu)研究中一種不可或缺的鑒定技術。利用質(zhì)譜對相關蛋白質(zhì)進行序列測定，需先將蛋白質(zhì)用蛋白酶酶解（如胰蛋白酶可水解Lys或Arg的-C端形成的

2、肽鍵）成肽段，之后對這些肽段進行鑒定與分析。雖然，科學家已經(jīng)建立了多肽質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，但在現(xiàn)實的測定與分析中，時常會遇到一些強的碎片峰并非常規(guī)的離子，無法用常規(guī)的質(zhì)譜裂解碎片進行歸屬，酸性氨基酸在多肽質(zhì)譜裂解中的作用機理尚未闡明。因此，對多肽分門別類，研究某一類多肽的裂解情況，以便為進一步完善多肽質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，為拓寬質(zhì)譜技術在多肽及蛋白質(zhì)組學研究中的應用提供參考依據(jù)與理論支持。
　　 本論文選取了含酸性氨基酸的多肽，分別通過氧化、改變

3、氨基酸的種類或位置來研究酸性氨基酸在多肽裂解中的作用，同時還研究了含酸性氨基酸多肽發(fā)生氮端乙?；c碳端酰胺化修飾前后的多肽裂解差異。在質(zhì)譜實驗中，分別通過質(zhì)譜裂解效率曲線及二級質(zhì)譜圖等手段，評價了多肽酸性氨基酸變化及端點修飾前后多肽裂解的差異;在量子化學計算中，研究了多肽酸性改變及端點修飾前后主鏈酰胺鍵上相關原子電荷分布的變化情況;將實驗結(jié)果和理論計算的電荷分布相關聯(lián)，探討了酸性氨基酸在多肽質(zhì)譜裂解過程中的作用。論文主要包括以下三個部分

4、的研究內(nèi)容:
　　 第一部分:以含易被氧化氨基酸——半胱氨酸的多肽作為研究對象，通過質(zhì)譜與量子化學計算來探討氧化前后多肽裂解效率的變化情況。質(zhì)譜試驗結(jié)果表明，含半胱氨酸的多肽氧化后，其加氧產(chǎn)物均比原肽容易裂解，且氧化程度越深（即酸性越強），越容易裂解。量子化學計算所得到的電荷分布結(jié)果也證實了這一點，對于多肽RGDC，隨著氧化程度的加深，作為主要斷裂位點的第三個酰胺鍵上QO/QN值則一直增大，這說明加氧后酰胺鍵的氮原子對質(zhì)子的吸引

5、力要比氧原子對質(zhì)子的吸引力變得更強，從而使促使多肽更加容易裂解;對于GRCG及其衍生物，隨著氧化程度的加深，酰胺鍵上QH/Q(O+N)值一直減小，這表明質(zhì)子更容易流動到酰胺鍵上，促進了裂解反應的發(fā)生。
　　 第二部分:以質(zhì)譜實驗及量子化學計算方法為研究手段，研究了多肽特定位置處氨基酸種類改變(樣品多肽為LAXSV，X=D、E、C)或多肽中同一氨基酸位置改變(此處研究的氨基酸為谷氨酸，分別為ELASV、LEASV、LAESV、LA

6、SEV及LASVE)前后多肽裂解情況的變化。質(zhì)譜試驗結(jié)果表明，特定位置氨基酸由天冬氨酸→谷氨酸→半胱氨酸過程中，多肽變得難裂解;谷氨酸位置由氮端逐漸移動到碳段過程中，多肽也變得更難裂解。同樣在電荷分布方面，特定位置氨基酸由天冬氨酸→谷氨酸→半胱氨酸過程中，酰胺鍵上QN值越來越大，這表明質(zhì)子更難流動到酰胺鍵的氮原子上;而谷氨酸位置由氮端逐漸移動到碳端過程中，酰胺鍵上QO/QN值逐漸變小，從這可以看出與氧原子相比，質(zhì)子更難流動到酰胺鍵的氮原

7、子上，上述兩種情況下都會使多肽變得更加難以裂解。
　　 第三部分:通過對多肽端點進行修飾——氮端乙?；c碳端酰胺化，以質(zhì)譜實驗與量子化學計算為平臺，研究上述情況下多肽裂解的變化情況。本部分研究的多肽主要是氮端乙?；c碳端酰胺化前后的GRCG及LAXSV(X=D、E、C)。
　　 研究表明，經(jīng)氮端乙酰化修飾后，多肽變得更加容易裂解;而當碳端酰胺化后，多肽的裂解未有變化或變得更加困難。而上述結(jié)論也得到酰胺鍵上電荷分布情況變化

8、的有力支持，氮端乙?；揎椇蟮亩嚯钠漉０锋I上QN增大，表明氮原子變得更加容易吸引質(zhì)子，從而促進了多肽的裂解;而碳端酰胺化后的多肽酰胺鍵上QN則未有變化或減小，表明氮原子吸引質(zhì)子的能力未有改變或變得更難吸引質(zhì)子，從而使多肽裂解情況未有變化或更難裂解。
　　 本論文的研究成果表明，氧化條件下，多肽中酸性的增強可以使質(zhì)子更容易流動到酰胺鍵上或其氮原子上，從而促進多肽的裂解;而直接改變氨基酸種類時，酸性的增強使酰胺鍵上氮原子更加排斥質(zhì)子