摘要

研究了糖基磷脂酰肌醇（GPI）錨定堿性磷酸酶在不同表面壓力下在Langmuir磷脂單分子膜中的催化活性。將酶底物對硝基苯磷酸酯注入混合酶/脂質(zhì)Langmuir單分子膜的亞相。其水解產(chǎn)物隨后通過(guò)在Langmuir槽的單層亞相的410nm處原位監測吸光度。通過(guò)單分子膜的側向壓縮，獲得了對應于不同分子表面密度的幾種表面壓力。熒光顯微鏡觀(guān)察到的單分子膜的形態(tài)顯示，由于酶在混合酶/脂質(zhì)膜中的不均勻分配，存在三種不同類(lèi)型的結構域。催化活性受酶表面密度的調節，在達到18 mN/m的壓力之前，催化活性會(huì )增加，但當平衡面內彈性（表面壓縮模量）顯著(zhù)增加時(shí)，催化活性會(huì )顯著(zhù)降低，從而導致界面形態(tài)的改變。提出了一個(gè)通過(guò)脂質(zhì)/酶表面形態(tài)和酶在氣液界面的表面堆積來(lái)調節酶取向和催化活性的模型。這一結果可能對理解GPI錨定蛋白在生物膜中的酶活性調節有重要影響。

介紹

真核細胞含有幾種糖基磷脂酰肌醇（GPI）錨定蛋白質(zhì)，據信在各種細胞過(guò)程中發(fā)揮重要作用。1-9其中，來(lái)自多種來(lái)源的堿性磷酸酶（E.C.3.1.3.1）已在生物膜模型系統中得到深入研究，包括雙層、10-16 Langmuir單層、，16-19和Langmuir-Blodgett（LB）膜。13,21-24 GPI錨定在這些系統中對蛋白質(zhì)吸附和分布的重要性已得到公認。1,12,14-20,22,25由于其疏水性，GPI錨不僅允許將蛋白質(zhì)并入生物膜模型，而且還提供了蛋白質(zhì)分子在某些稱(chēng)為“筏”的聚集體中的異質(zhì)分布，13,16,26-34是由鞘脂和膽固醇組成的微結構域，呈液態(tài)有序相31,35,36，由側液-液晶相分離。31,33,34

堿性磷酸酶已定位于糖脂富集的微結構域6中，并顯示其自發(fā)插入到由含膽固醇的鞘磷脂酰磷脂酰膽堿組成的脂質(zhì)有序結構域中。14此外，還報告了GPI錨定蛋白在由其他磷脂組成的系統中的吸附，例如二嘧磺酰磷脂酸（DMPA）、20二棕櫚酰磷絲氨酸（DPPS）、19二硬脂酰磷酰膽堿（DSPC）、17和二嘧磺酰磷脂酰膽堿（DMPC）。12,15在我們的實(shí)驗室中，目前正在研究固定在DMPA單層和LB膜中的大鼠骨板中堿性磷酸酶的吸附和酶活性。20,22,23由GPI錨介導的蛋白質(zhì)分子界面排列，促進(jìn)底物進(jìn)入活性部位，活性部位似乎因酶表面密度增加而受阻。然而，表面填料也會(huì )影響這種阻礙。然而，在之前的工作23中，為了獲得與生物膜中發(fā)現的側向壓力兼容的LB膜，使用了約30 mN/m的表面壓力；對于較低表面壓力對催化活性的影響的研究尚未完成。此外，研究蛋白質(zhì)/磷脂的表面堆積如何同時(shí)影響酶的分布及其催化活性也同樣重要。這些研究可以通過(guò)在空氣/液體界面上進(jìn)行實(shí)驗、使用受到可變側向壓縮的混合蛋白質(zhì)/脂質(zhì)Langmuir單分子膜以及通過(guò)進(jìn)行內部酶活性測量來(lái)方便地完成。在這項工作中，我們研究了洗滌劑溶解形式的大鼠骨板堿性磷酸酶（DSAP）在DMPA/DSAP混合Langmuir單分子膜中在不同表面壓力下的催化活性。根據我們之前對DSAP/DMPA系統的研究以及在19（1mN/m）時(shí)觀(guān)察到的DSAP/DMPA混合單分子膜的特殊相變，選擇DMPA。通過(guò)熒光顯微鏡（FM）檢查混合單分子膜的表面形態(tài).據我們所知，沒(méi)有關(guān)于在混合脂質(zhì)/蛋白質(zhì)Langmuir單層原位測量GPI錨定蛋白質(zhì)的酶活性的可用數據。

分子表面包裝對于磷脂單分子層膜中的錨定蛋白中酶活性的調制作用的影響——摘要、介紹

分子表面包裝對于磷脂單分子層膜中的錨定蛋白中酶活性的調制作用的影響——材料和方法

分子表面包裝對于磷脂單分子層膜中的錨定蛋白中酶活性的調制作用的影響——結果和討論

分子表面包裝對于磷脂單分子層膜中的錨定蛋白中酶活性的調制作用的影響——結論、致謝！