鹽濃度和溫度對變性溶菌酶在液固界面置換吸附焓的影響研究.pdf

1、本文利用MicroDSC-Ⅲ微量熱儀，對25℃硫酸銨濃度不同時經(jīng)1.8mol/L鹽酸胍(GuHCl)變性的溶菌酶(Lys)水溶液和適度疏水填料PEG混合時的置換吸附熱效應進行了測定。由于變性蛋白在疏水填料PEG-600上折疊并吸附時，總的置換吸附焓變可被分為三部分：吸附親和焓△Ha，去水合焓△Hd和分子構象焓△Hm，鹽濃度變化對總焓變△H的影響可通過對上述三種焓變變化的分析得知。即隨鹽濃度增加，經(jīng)1.8mol/L鹽酸胍變性的溶菌酶分子構

2、象基本保持不變，吸附親和焓(放熱)變得更負，去水合焓(吸熱)減小。 通過量熱測定的焓變和平衡吸附熱力學的分析我們得知：(1)25℃不同硫酸銨濃度條件下，1.8mol/L鹽酸胍變性的Lys在PEG-600表面上的吸附和折疊，在低鹽濃度時是一個熵驅(qū)動的過程，高鹽濃度時是一個焓驅(qū)動過程。這是因為低鹽濃度時該過程中去水合和分子內(nèi)的釋水作用比起疏水作用來說占了優(yōu)勢，暗示了低鹽濃度時熵增起了主要作用；高鹽濃度時吸附親和或疏水作用(也包含分子

3、構象規(guī)整化)優(yōu)于去水合作用，由此導致的焓驅(qū)動促使了變性Lys分子在PEG-600表面的吸附和折疊。(2)高鹽濃度時由平衡吸附量計算所得熵變的分析與微量熱測定焓變的分析相一致，符合熱力學焓-熵補償概念，即高鹽濃度時，隨鹽濃度增加熵值的減小可通過較大的放熱焓變得以補償。(3)測定的焓變△H和計算得到的△G值說明了2.4mol/L硫酸銨比2.1mol/L硫酸銨更容易使1.8mol/L鹽酸胍變性的溶菌酶折疊為其更為穩(wěn)定的中間態(tài)。 應用S

4、apphireDSC差示掃描量熱儀對35℃吸附了蛋白的填料進行熱掃描，研究吸附狀態(tài)蛋白的構象穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)：(a)變性蛋白初始濃度(0.4mg/ml)較低時，吸附在填料表面的蛋白覆蓋度相對較低，吸附的蛋白被表面牢固結合。而蛋白初始濃度(1.0mg/ml)較高時，填料表面蛋白覆蓋度增加，溫度升高，吸附的變性蛋白分子間由于側向相互作用形成分子間β-片層結構。(b)吸附的天然蛋白和變性蛋白的熱譜圖比較發(fā)現(xiàn)，表面覆蓋度較高時變性蛋白分子比天然蛋白

5、更容易形成分子間β-片層結構。(c)不同鹽濃度條件下吸附的變性蛋白，隨鹽濃度增加，其表面覆蓋度增大，使吸附態(tài)蛋白形成分子間β-片層結構的溫度也隨之降低。(d)吸附狀態(tài)的天然蛋白在低鹽濃度時容易發(fā)生構象微擾，吸附的肽鏈在空間構象運動自由度相對于高鹽濃度時要大些。(e)根據(jù)吸附態(tài)蛋白的變性模型和動力學計算方程得知，吸附狀態(tài)的天然蛋白二級結構構象轉變的活化能約為51.9kJ/mol，說明吸附狀態(tài)的溶菌酶要達變性態(tài)所需要的活化能是相當高的，再次

6、證明吸附狀態(tài)的溶菌酶的構象遷移是相當受限的。 通過比較25℃和35℃不同鹽酸胍濃度時蛋白置換吸附焓和相同條件下的吸附量測定結果，發(fā)現(xiàn)25℃時變性蛋白的吸附折疊除1.8mol/L鹽酸胍外均為熵驅(qū)動過程，而35℃的吸附折疊則取決于鹽酸胍濃度。在低變性劑濃度(小于1.3mol/L)時為去水合作用導致的熵驅(qū)動過程，而高變性劑濃度(1.3-2.6mol/L)時為疏水作用和分子構象規(guī)整化導致的焓驅(qū)動過程。溫度升高利于溶菌酶的折疊、復性。無論