化学物质与蛋白质的相互作用3课件

1、第三节、化学物质的共价修饰作用 化学物质与生物大分子的共价作用常常涉及到物质的生理活性（包括药理、毒理等），如何判断化合物与蛋白质分子中的哪类基团作用，在体外主要用化合修饰的方法。该方法是研究蛋白质结构与功能的一种重要的基础手段。 一、生物体内蛋白质加合物的形成 许多化学毒物对细胞产生的损害与其亲电代谢产物同细胞大分子的亲核部位(如蛋白质的巯基)发生不可逆结合具有密切关系。当外源化合物的活性代谢产物与细胞内重要生物大分子，如核酸、蛋白质、脂质等共价结合，发生烷基化或芳基化，即导致DNA损伤、蛋白质正常功能丧失，乃至细胞的损伤或死亡、外源化合物与生物大分子相互作用主要有两种方式：非共价结合和共价

2、结合。 1、可与蛋白质发生反应的化合物 除少数烷化剂外，绝大多数外源化合物需经体内代谢活化，转变成亲电子的活性代谢物，再与细胞内生物大分子中的亲核部位和基团发生共价结合，例如蛋白质分子中的亲核基团、DNA、RNA及一些小分子物质如谷胱甘肽等的亲核部位等。 试剂类型化合物或前体反应机制烷基化芳香基化卤代物亲核取代环氧化物硫酸烷基酯活泼的烯烃1,4-加成羰基化合物醛形成席佛碱酰基化有机酸酐、酰氯等亲核取代或加成磷酰化有机磷亲核取代自由基OH、CCl3自由基反应具有亲电氮化合物芳香胺亲核取代2、蛋白质分子中的可反应基团 致癌物分子量的大小不同，反应是不同的，分子量较小的，如乙烯、丙烷和苯乙烯的氧化物

3、、尿烷和氯乙烯的环氧化物、丙烯酰胺等，与蛋白质作用时，所形成的加合物依赖于外源化合物与各种氨基酸反应的相对速率。 二、氨基酸残基侧链基团的修饰 蛋白质侧链基团的修饰是通过选择性的试剂或亲和标记试剂与蛋白质分子侧链上特定的功能基团发生化合反应而实现的。其中的一个重要作用是用来探测活性部位的结构。理想情况下，修饰试剂只是有选则地与某一特定的残基反应，很少或几乎不引起蛋白质分子的构象变化。在此基础上，从该基团的修饰对蛋白质分子的生物活性所造成的影响，就可以推测出被修饰的残基在该蛋白质分子中的功能。 1、巯基的化学修饰 5,5-二硫-2-硝基苯甲酸(DTNB)，又称为Ellman试剂，目前已成为最常用

4、的巯基修饰试剂。DTNB可以与巯基反应形成二硫键，产生的5-巯基-2-硝基苯甲酸阴离子在412nm具有很强的吸收，可以很容易通过光吸收的变化来监测反应的程度。有机汞试剂是最早使用的巯基修饰试剂之一，其中最常用的是对氯汞苯甲酸，该化合物溶于水中形成羟基衍生物，与巯基相互作用时在255nm处光吸收具有较大的增强效应。 2、氨基的化学修饰 有许多化合物都可用来修饰赖氨酸残基，三硝基苯磺酸(TNBS)就是其中非常有效的一种。TNBS与赖氨酸残基反应，在420 nm和367nm能够产生特定的光吸收。 在蛋白质序列分析中，用于多肽链N-末端残基的测定的化合修饰方法-2，4-二硝基氟苯(DNFD)法、丹磺酰氯(DNS)法和)苯异硫氰酸酯(PITC)法都是常用的氨基修饰方法。 3、羧基的化学修饰 水溶性的碳化二亚胺类特定修饰蛋白质分子的羧基基团，目前已成为一种应用最普遍的标准方法，它在比较温和的条件下就可以进行。 4、咪唑基的化合修饰 焦碳酸二乙酯(DPC)是最常用的修饰组氨酸残基的试剂。该试剂在接近中性的情况下表现出比较好的专一性，与组氨酸残基反应使咪唑基上的1个氮羧乙基化，并