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結構生物化學/Shigeru Tsuiki

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Shigeru Tsuiki

Shigeru Tsuiki 是複雜碳水化合物和蛋白質磷酸酶研究領域的先驅之一。1951 年,他從日本東北大學醫學院畢業後,開始了他在實驗室的生化學家生涯。五年後,在獲得博士學位後,他有機會訪問阿拉巴馬州伯明翰大學醫學院的沃德·皮格曼博士,他從這裡開始了自己的貢獻。在他傑出的職業生涯中,他在生物化學研究領域取得了三項不同的突出貢獻:利用十六烷基三甲基溴化銨從牛頜下腺中純化粘蛋白的方法、鑑定四種不同哺乳動物唾液酸酶分子物種,以及建立哺乳動物蛋白磷酸酶的分子基礎。

粘蛋白純化

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在他訪問美國化學家協會之一期間,他開發了一種令人印象深刻的粘蛋白純化方法,該方法使用十六烷基三甲基溴化銨。這項進展極大地促進了粘蛋白肽結構的表徵。在深入研究粘蛋白的唾液酸成分後,這使他研究了參與唾液酸的酶。他開始專注於兩種關鍵酶:谷氨醯胺-果糖-6-磷酸醯胺轉移酶和 UDP-N-乙醯氨基葡萄糖 (UDP-GlcNAc) 2-差向異構酶 UDP-GlcNAc 和 CMP-N-乙醯神經氨酸。在觀察到這兩種酶在大鼠肝臟發育過程中的不同行為後,他發現可以從大鼠肝臟中獲得 UDP-GlcNAc 2-差向異構酶。

鑑定四種不同哺乳動物唾液酸酶分子物種

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當時,大多數科學家都知道從糖蛋白和糖脂中去除唾液酸殘基是糖綴合物分解代謝的第一步。憑藉他對生物化學的熱情,他繼續開發了四種類型的唾液酸酶,它們在酶學性質和細胞內定位方面有所不同:溶酶體、胞質和膜結合的唾液酸酶 I 和 II。他在大鼠身上進行了這項開發實驗,結果表明大鼠的某些組織含有這四種類型。

  • 溶酶體唾液酸酶 - 具有狹窄的底物特異性。
  • 胞質唾液酸酶 - 水解糖蛋白和神經節苷脂。
  • 膜結合唾液酸酶 I:不常與其他底物水解。
  • 膜結合唾液酸酶 II:像胞質唾液酸酶一樣,積極地水解糖蛋白和神經節苷脂。

建立哺乳動物蛋白磷酸酶的分子基礎

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他最後的重大貢獻是研究蛋白質磷酸酶。出於對生物化學研究的興趣,他表明細胞糖原含量是由自身控制的,這使他轉向了蛋白質磷酸酶。科學家們已經發現,負責糖原合成的酶是糖原合酶 (GS),負責糖原降解的酶是糖原磷酸化酶 (GP)。這兩種酶的功能不同:GP 催化糖原的磷酸解,而 GS 催化葡萄糖從 UDP 到引物的轉移。根據這些資訊,Tsuiki 博士研究了大鼠肝臟 GS 磷酸酶的酶學性質。他提出了一種方法,使用柱層析從糖原中溶解大鼠肝臟 GS 磷酸酶。該方法讓我們瞭解了 GS 磷酸酶的活性,方法是在沒有 6-磷酸葡萄糖的情況下增加 GS。在成功完成這項實驗後,Tsuiki 博士開始著手他的 GS 磷酸酶專案。他的策略是使用柱層析而不是大鼠肝臟提取物來純化蛋白質磷酸酶。在 DE52 柱上的層析顯示出 GS 和 GP 磷酸酶活性之間洗脫曲線的一個主要差異。它們顯示了三個不同的峰 IA、IA 和 II,代表了三種不同的蛋白質。

參考文獻

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Biochem,J. Biochem. "生物化學雜誌。" 生物化學雜誌。2011

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