鹽濃度和溫度對(duì)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(duì)25℃硫酸銨濃度不同時(shí)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(shí)的置換吸附熱效應(yīng)進(jìn)行了測(cè)定。由于變性蛋白在疏水填料PEG-600上折疊并吸附時(shí)，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(gòu)象焓△Hm，鹽濃度變化對(duì)總焓變△H的影響可通過對(duì)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(gòu)

2、象基本保持不變，吸附親和焓(放熱)變得更負(fù)，去水合焓(吸熱)減小。 通過量熱測(cè)定的焓變和平衡吸附熱力學(xué)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(shí)是一個(gè)熵驅(qū)動(dòng)的過程，高鹽濃度時(shí)是一個(gè)焓驅(qū)動(dòng)過程。這是因?yàn)榈望}濃度時(shí)該過程中去水合和分子內(nèi)的釋水作用比起疏水作用來(lái)說占了優(yōu)勢(shì)，暗示了低鹽濃度時(shí)熵增起了主要作用；高鹽濃度時(shí)吸附親和或疏水作用(也包含分子

3、構(gòu)象規(guī)整化)優(yōu)于去水合作用，由此導(dǎo)致的焓驅(qū)動(dòng)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(shí)由平衡吸附量計(jì)算所得熵變的分析與微量熱測(cè)定焓變的分析相一致，符合熱力學(xué)焓-熵補(bǔ)償概念，即高鹽濃度時(shí)，隨鹽濃度增加熵值的減小可通過較大的放熱焓變得以補(bǔ)償。(3)測(cè)定的焓變△H和計(jì)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(yīng)用S

4、apphireDSC差示掃描量熱儀對(duì)35℃吸附了蛋白的填料進(jìn)行熱掃描，研究吸附狀態(tài)蛋白的構(gòu)象穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)：(a)變性蛋白初始濃度(0.4mg/ml)較低時(shí)，吸附在填料表面的蛋白覆蓋度相對(duì)較低，吸附的蛋白被表面牢固結(jié)合。而蛋白初始濃度(1.0mg/ml)較高時(shí)，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(cè)向相互作用形成分子間β-片層結(jié)構(gòu)。(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(shí)變性蛋白分子比天然蛋白

5、更容易形成分子間β-片層結(jié)構(gòu)。(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(jié)構(gòu)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(shí)容易發(fā)生構(gòu)象微擾，吸附的肽鏈在空間構(gòu)象運(yùn)動(dòng)自由度相對(duì)于高鹽濃度時(shí)要大些。(e)根據(jù)吸附態(tài)蛋白的變性模型和動(dòng)力學(xué)計(jì)算方程得知，吸附狀態(tài)的天然蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)象轉(zhuǎn)變的活化能約為51.9kJ/mol，說明吸附狀態(tài)的溶菌酶要達(dá)變性態(tài)所需要的活化能是相當(dāng)高的，再次

6、證明吸附狀態(tài)的溶菌酶的構(gòu)象遷移是相當(dāng)受限的。 通過比較25℃和35℃不同鹽酸胍濃度時(shí)蛋白置換吸附焓和相同條件下的吸附量測(cè)定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)25℃時(shí)變性蛋白的吸附折疊除1.8mol/L鹽酸胍外均為熵驅(qū)動(dòng)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(shí)為去水合作用導(dǎo)致的熵驅(qū)動(dòng)過程，而高變性劑濃度(1.3-2.6mol/L)時(shí)為疏水作用和分子構(gòu)象規(guī)整化導(dǎo)致的焓驅(qū)動(dòng)過程。溫度升高利于溶菌酶的折疊、復(fù)性。無(wú)論