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1、第18卷第6期 2006年6月化学研究与应用ChemicalResearchandApplicationVol.18,No.6Jun.,2006 文章编号:1004-1656(2006)06-0593-06细胞色素P450的电化学研究进展田燕妮(山西大学分子科学研究所,化学生物学与分子工程教育部重点实验室,山西 太原 030006)摘要:细胞色素P450的电化学研究从一个侧面反映了为使细胞色素P450达到工业催化剂的最终目的人们所作的不懈努力。本文从细胞色素P450在电极上的电子转移研究,隧道扫描显微镜的微观成像研究和使用电
2、极作为细胞色素P450的电子给体从而实现细胞色素P450底物转化三方面,评述了近年来细胞色素P450的电化学研究进展。关键词:细胞色素P450;生物电化学中图分类号:O646.5 文献标识码:A 细胞色素P450是包含一个血红素蛋白的超大家族。它被发现存在于所有的生物有机体中,从细菌,酵母,真菌,植物,动物以至于人体。这个酶引人注目的特点是能够催化广泛的有机化合物的反应[1],能使有害物质转变成为可溶物从体内员不同的是它的单磷酸核黄素(FMN)和黄素腺嘌排出[2]。细胞色素P450的种类已经超过3000呤二核甘酸(FAD
3、)的还原酶是作为整个酶的一部种[3],对它的研究也已经有30年的历史[4]。它的分与包含血红素的另一部分连接为一个整体,而每一部分也能被独立的表达和纯化。因此它是一
最基本的催化反应是使用氧分子作为电子接受体,有效地插入一个氧原子到不活泼的碳氢键中,个研究电子转移机理的理想体系。除了单加氧的功能以外,细胞色素P450也具被称之为单加氧酶。P450,2e-+2H+R-H+O2NADH。R-OH+H2O(1)这个羟基化反应除了需要活性氧外还需要电子,在生物体内提供电子的还原剂是NADPH或+P450R-CH3+O2+NAD(P)H
4、+H有环氧化作用、C-C键断裂以及烷基位移等作用。因此它在各种生物合成和生物降解中起着重要的作用。它的这个独一无二的反应也在许多领域有着潜在的应用,如中间体的立体选择性合成和化学、药物工业的终产品,以及环境污染物的生物修饰。最近赵博[7]等对细胞色素P450在生物R-CH2-OH+NAD(P)++H2O(2)化学方面的进展作了综述,本文仅就近年来细胞细胞色素P450有一个庞大的家族,到目前为色素P450的电化学方面的进展进一综述。止研究最广泛的是樟脑细胞色素P450cam。它来源于细菌Pseudomonasputida,由41
5、4个氨基酸组1 细胞色素P450的电化学研究
成,分子量约45kDa。X射线晶体研究结果表明它具有一个不对称的三角棱柱结构[5,6]。它对樟脑1977年Eddowes&Hill[8]和Yeh&Kuwana[9][8]和Yeh&Kuwana[9]的5位羟基化有独特的空间和立体专一化。在蛋白的电化学领域里进行了开拓性的工作,他们发现蛋白与电极之间缓慢的电子转移能够被克细胞色素P450BM-3也是细胞色素P450家族服。第一个细胞色素P450在电极上的直接的电的一员,它来源于Bacillusmegaterium。与其他成子转移的报道
6、于1996年[10]。Hill研究组的工作收稿日期:2005-05-18;修回日期:2005-10-13基金项目:山西省回国留学基金资助联系人简介:田燕妮(19532),女,教授,主要从事生物电化学方面科研工作。Email:tianyann@sxu.edu.cnn 59 4化学研究与应用第18卷表明一个可逆的从石墨电极到蛋白的血红素活性胺),好像提供了一层“静电胶”使细胞色素P450中心的电子转移是可以实现的。它也提示细胞色以单层的方式“粘”在膜上,继续增加正电荷聚合素P450与电子给予体结合的正电荷表面也能与物离子和负电荷的
7、细胞色素P450,直到七层。在电极的负电荷表面有效地结合。Hill等人继续的多层膜中不仅细胞色素P450的电活性增加了,而研究说明电子从电极到蛋白的转移也可发生在裸且改善了稳定性(电极在缓冲溶液中储存两周后,露的金电极上[11,12]。蛋白表面的突变也帮助它更信号保持不变)[25]。另一个成功的修饰电极的方容易地固定在金电极的表面[13],增加电子转移的[13],增加电子转移的法是粘土蒙脱土修饰的玻碳电极[16],在这样一个速率。像大多数酶一样,细胞色素P450在未修饰环境中,可以观察到迅速、可逆的电子传递。电极上的电子转移是
8、相当困难的,这是由于血红表1列出了用各种修饰方法测定的无底物时素活性中心深埋在蛋白的中心,缺乏最佳的与电细胞色素P450cam的氧化还原电位。电极的种极转移电子的方向。只有新鲜的纯度高的蛋白可类、不同的修饰膜都对氧化还原电势有一定的影以得到可靠的、可重复的结果。这也可能是一些
