大鼠elisa檢測(cè)試劑盒中科院生物物理所王江云研究組在期刊Journal of the American Chemical Society上發(fā)表了研究成果。在這篇題為“Defining the Role of Tyrosine and Rational Tuning of Oxidase Activity by Genetic Incorporation of Unnatural Tyrosine Analogs”的論文中，研究人員通過(guò)基因編碼的方法將一系列類(lèi)似酪氨酸的非天然氨基酸引入基于肌紅蛋白的氧化酶，作為光譜探針研究含自由基的反應(yīng)中間體，并通過(guò)改變pKa調(diào)節(jié)了氧化酶的酶活，揭示了酪氨酸質(zhì)子傳遞能力對(duì)酶活的影響。
血紅素-銅氧化酶是一類(lèi)在呼吸鏈末端催化氧氣還原為水的金屬蛋白酶。在這類(lèi)酶的活性中心有一個(gè)保守的酪氨酸。學(xué)術(shù)界認(rèn)為這一殘基在反應(yīng)中貢獻(xiàn)質(zhì)子和電子，并在反應(yīng)中生成自由基中間體。而這個(gè)酪氨酸中的苯酚環(huán)pKa和其對(duì)酶催化活力的影響尚不清楚。
王江云課題組的研究人員將一系列鹵代酪氨酸通過(guò)基因編碼的方式引入基于肌紅蛋白的氧化酶（一種血紅素-銅氧化酶模型）中。進(jìn)而通過(guò)測(cè)定含非天然氨基酸的突變體，揭示了氧化酶活性與酪氨酸的pKa存在線性關(guān)系。通過(guò)引入一系列非天然氨基酸，實(shí)現(xiàn)了在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)氧化酶活性的目標(biāo)，揭示了酪氨酸質(zhì)子傳遞能力對(duì)酶活的影響。本研究發(fā)展了非天然氨基酸作為光譜探針的方法，利用含鹵素和氘原子的非天然氨基酸具有不同電子順磁共振信號(hào)的特點(diǎn)，確定了在與過(guò)氧化氫反應(yīng)中生成的自由基源自活性中心的酪氨酸。
這一研究不僅直接證明了酪氨酸貢獻(xiàn)質(zhì)子能力與反應(yīng)活性的，并提供了通過(guò)非天然氨基酸提高酶活的方法，還為金屬蛋白的理性設(shè)計(jì)方面提供了提供了借鑒思路和新的實(shí)驗(yàn)手段。今后人們將可以利用非天然氨基酸作為探針，定向研究多種蛋白中關(guān)鍵氨基酸相關(guān)的功能機(jī)制。