运用化学和生物物理方法解析 Terminalia catappa 种子凝集素的结构与功能动态

《PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES INDIA SECTION A-PHYSICAL SCIENCES》：Deciphering Structural and Functional Dynamics of Terminalia catappa (TC) Seed Lectin Using Chemical and Biophysical Methods

　　

摘要

Terminalia catappa是一种具有经济价值的热带植物，研究发现它含有多种生物活性化合物，并具有多种药用价值。然而，据目前所知，关于TC种子凝集素的功能特性及其结构特征，尤其是其碳水化合物结合特异性方面的信息还十分有限，这促使我们开展这项研究。本研究通过化学修饰、光谱学和生物物理方法，探讨了Terminalia catappa种子凝集素的结构与碳水化合物结合功能之间的关系。通过对活性位点及碳水化合物结合功能中特定氨基酸残基的作用进行定向化学修饰和光谱分析，结果表明，对色氨酸和羧酸根残基的修饰会显著抑制其血球凝集活性。内在荧光研究表明，色氨酸残基主要位于疏水环境中，并直接参与配体结合。荧光淬灭现象没有伴随明显的光谱变化，说明蛋白质的整体构象得以保持，而乳糖的局部保护作用则证实了色氨酸在结合位点中的作用。通过丙烯酰胺、氯化铯和碘化钾进行的淬灭实验进一步表明，色氨酸残基所处的微环境为负电荷环境。Stern-Volmer分析表明，荧光淬灭主要是通过动态（碰撞）机制发生的。使用N-溴代琥珀酰亚胺（NBS）进行的动力学研究显示，有两种色氨酸残基对凝集素活性至关重要。圆二色光谱分析表明，该蛋白质分子具有高度的α螺旋二级结构。这些结果均通过统计检验得到了验证。总体而言，这些发现从分子层面揭示了TC种子凝集素的结构-功能关系，该凝集素在糖科学、诊断领域以及基于凝集素的生物技术和治疗研究方面具有潜在应用价值。