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概述蛋白质复性的折叠机制

2022.10.30

  为了有的放矢地开发辅助蛋白质复性的技术,研究工作者纷纷开展了对蛋白质折叠机制的探讨。有两种不同的假设:一种假设认为,肽链中的局部肽段先形成一些构象单元,如α螺旋、β折叠、β转角等二级结构,然后再由二级结构单元的组合、排列,形成蛋白质三级结构;另一种假设认为,首先是由肽链内部的疏水相互作用导致一个塌陷过程,然后经逐步调整,形成不同层次的结构。尽管是不同的假设,但很多学者都认为有一个所谓‘熔球态’的中间状态。在熔球态中,蛋白质的二级结构已基本形成,其整体空间结构也初具规模。此后,分子立体结构再做一些局部调整,最终形成正确的立体结构[2]。总之,蛋白质折叠的具体步骤可用下式描述:

  U→I→N

  ↓

  A

  即伸展态U经过早期变化成为中间体I,然后由中间体过渡到最后的天然态N。但是从中间体折叠为天然态的同时,另有一条旁路,即中间体相互聚集为凝聚物A(包涵体)。在折叠反应中,从伸展态到中间体的形成是非常快速的,一般在毫秒范围内完成,但从中间体转变为天然态的过程比较缓慢,是反应的限速步骤。当溶液中离子强度或变性剂浓度很低,又无其它辅助手段存在时,聚集趋势占主导地位,导致蛋白质的自发复性效率极低。

  一般认为,蛋白质在复性过程中,涉及两种疏水相互作用,一是分子内的疏水相互作用,二是部分折叠的肽链分子间的疏水相互作用。前者促使蛋白质正确折叠,后者导致蛋白质聚集而无活性,两者互相竞争,影响蛋白质复性收率[3]。因此,在复性过程中,抑制肽链间的疏水相互作用以防止聚集,是提高复性收率的关键。

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