酶化学修饰动力学

6．7　酶化学修饰动力学

在从事酶的化学修饰研究时，很少有人从酶的动力学角度研究和思考解决修饰反应中的理论和应用问题。由于工作需要，我们经常拜读周海梦教授《蛋白质化学修饰》一书，也有幸邀请周教授为袁勤生主编的《现代酶学》写专章，精辟地介绍了“酶化学修饰定量处理及不可逆抑制动力学”。我国生命科学老前辈邹承鲁院士和著名的酶学专家周海梦教授取得了许多令人瞩目的成就，这也是我国科学家对生物化学和分子生物学的重要贡献。在此，我们再一次将有关内容介绍给大家，希望大家能从中获益，从而促进这个领域的理论研究和应用研究向纵深发展。

用于蛋白质分子侧链基团化学修饰的试剂种类繁多，但是，除少数试剂如DTNB等对被修饰基团具有高度专一性外，绝大多数试剂专一性很差，它们不仅可以修饰某一类侧链基团，同时也可以与其他类型的侧链基团反应。当然我们可以通过筛选专一性强的试剂，控制修饰反应条件以及采取对其他基团进行可逆的保护措施来提高修饰的专一性。然而即便如此，还有一个问题，除了亲和标记外，基团专一性试剂可以不加区分地与处于蛋白质分子表面的可反应的所有同类基团作用，这些同类基团中有处于活性部位的必需基团，也有处于活性部位以外的非必需基团，这就使化学修饰的方法在应用上具有很大的局限性。早期这一研究一直停留在定性描述的阶段，大量的实验数据不能进行定量的处理。

直到20世纪60年代初，Ray－Koshland和邹承鲁分别建立了蛋白质功能基团的化学修饰与其生物学活性之间的定量关系，为化学修饰这一技术的应用注入了新的活性。Ray－Koshland方法建立在动力学的基础上，邹承鲁的方法则是建立在统计学的基础上。下面我们将分别介绍Ray－Koshland方法和邹承鲁的方法，而重点介绍邹承鲁的方法。

在目前用来分析酶化学修饰动力学的一些方法中，我们主要介绍邹承鲁提出的酶活性不可逆的动力学方法。化学修饰试剂与酶的某些必需基团发生化学反应，形成共价键，从而造成酶活性的全部或部分丧失。与可逆抑制作用不同，酶活性的这种丧失不能通过用透析、凝胶过滤等物理手段去除修饰剂使酶的活性恢复，因此又称为不可逆抑制作用。过去的大多数研究者都集中于研究酶的可逆抑制动力学，而对于酶分子本身基团改变的动力学研究关注甚少。近年来，酶化学修饰的不可逆抑制动力学的研究有了很大的发展，用不可逆化学修饰的方法研究催化过程中酶的必需基团的性质时，能够给出可逆抑制作用所不可能给出的确切信息，例如亲和探针和自杀性底物就是很好的例证。尤其是邹承鲁提出的酶活性修饰过程中底物反应的动力学，不仅在酶化学修饰的不可逆抑制作用方面得到很大的发展，而且在酶分子的伸展、再卷曲和失活、复活动力学等方面的研究得到了广泛的应用。