谷胱甘肽硫转移酶（GST）模拟谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的机理研究

GPX是机体抗氧化防御体系的关键酶，它能清除体内活性氧，防止细胞过氧化损伤，治疗由活性氧引起的各种疾病，如早老症、心脑血管疾病等。然而，由于天然GPX的来源有限、稳定性差，致使GPX模拟物的研究备受关注。采用与GPX 具有共同底物-谷胱甘肽（GSH）结合位点的天然GST模拟GPX已有报道，但均采用原核表达系统，限制了机理的深入研究。本项目通过在人GST-Z1-1基因的3′端非翻译区引入硒代半胱氨酸（SeCys）插入序列，用真核表达载体在哺乳类细胞中直接表达在底物结合部位含有天然GPX催化基团- SeCys的人工GPX模拟酶，再结合序列比对、计算机模拟、底物-酶分子拟合分析，用定点突变法改变底物结合部位的关键氨基酸，调整底物结合口袋的大小和极性、催化基团的位置和在活性中心引入催化三联体的方法，研究突变位点与酶活性的关系，阐明人GST模拟GPX的机理，探讨用GST模拟GPX的新方法。

本项目通过在人GST-Z1-1基因的5′端引入分泌信号肽，3′端非翻译区引入硒代半胱氨酸（SeCys）插入序列，用真核表达载体在哺乳类细胞中成功表达了在底物结合部位含有天然GPX催化基团- SeCys的人工GPX模拟酶，其活力高达2250U/µmol。在此基础上结合序列比对、计算机模拟、底物-酶分子拟合分析，用定点突变法改变底物结合部位的关键氨基酸，调整底物结合口袋的大小和极性、催化基团的位置和在活性中心引入催化三联体的方法，研究突变位点与酶活性的关系，阐明人GST模拟GPX的机理，创建了用GST模拟GPX的新方法。此外还采用定点突变和计算机模拟技术表征了GST酶活力与结构在营养缺陷型和普通原核表达系统中的变化，进一步阐述了酶蛋白的分子结构、催化基团和催化三联体对不同酶活力的巨大影响。本研究共发表4篇SCI检索英文文章。利用该课题经费共培养博士研究生12人，其中8人获得了硕士和博士学位。