氢气对辣根过氧化物酶活性的影响及其作用机制的研究

作者：仪杨; 张晓康; 郭博远; 谢飞; 张昭; 马胜男; 赵鹏翔; 李英贤; 马雪梅^*

来源：中国生物化学与分子生物学报, 2020, 36(07): 811-819.

DOI：10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.04.1010

• 氢气
• 血红素
• 辣根过氧化物酶
• 内源性氨基酸
• 氢键

氢气具有广泛的生物学功能,但氢气发挥生物学效应的靶点仍存在争论。我们前期发现,氢气可以与乙酰胆碱酯酶(AChE)直接作用并提高其活性,提示酶分子可能是氢气的潜在作用靶点。除AChE外,氢气是否还可与其它酶分子相互作用目前尚未见报道。本研究目的是探索氢气对辣根过氧化物酶(HRP)活性的影响。采用荧光光谱和紫外光谱方法检测氢气对HRP活性的影响,并对氢分子作用机制进行了深入探索。研究结果表明,当氢气浓度在饱和状态(800μmol/L)和半饱和状态(400μmol/L)下,HRP酶活性分别提高了18.42%和5.44%;荧光光谱检测表明,氢气使HRP内源性氨基酸荧光强度增强了4.15%,色氨酸到血红素中心的距离由2.85 m缩短至2.69 nm,荧光量子产率由72.8%增加至73.4%;紫外光谱检测表明,氢气可使HRP转化为高价铁的HRP I状态速率降低,同时在间歇性紫外照射后,波长在红移至HRP I状态后存在蓝移现象。以上结果提示,氢气可能改变了HRP中的组氨酸、色氨酸及天冬氨酸的微环境,导致氢键网络重构,从而使反应过程中向血红素中心传递能量的效率增加,His42-Asn70之间氢键增强,酶活增强;同时,氢气可使"H2O-H2O2"为桥梁的氢键网络式催化发生变化,降低HRP I的形成速率。本研究不仅进一步证实了酶分子可能是氢分子发挥生物学作用的潜在靶点,同时对氢分子调节HRP酶活性机制的探索,为氢分子作用机制研究提供了更多的线索。

• 出版日期2020
• 单位北京工业大学; 中国航天员科研训练中心