在体内任何一种大分子都处于一个充满其他大分子的拥挤环境中,因此迫切需要在研究体系中加入细胞内相应浓度的"拥挤试剂"以模拟细胞内大分子拥挤环境。生物分子间相互作用是生命现象发生的基础。生物分子相互作用形成稳定的复合物引发一系列热力学、动力学、生物分子结构变化和信号的识别与传导。运用等温滴定量热法、表面等离子共振技术和荧光光谱法等研究在不加拥挤试剂时和拥挤环境中超氧化物歧化酶、黄嘌呤氧化酶、过氧化氢酶
体外研究蛋白质相互作用的条件与细胞内真实环境的差别之一在于细胞内是拥挤的。正是基于模拟细胞内这一生理条件,我们在体系中分别加入大分子拥挤试剂Ficoll 70和dextran 70,运用荧光光谱法和表面等离子共振技术研究了大分子拥挤环境中牛乳黄嘌呤氧化酶(XO)和牛红细胞铜锌超氧化物歧化酶(Cu,Zn-SOD)间的相互作用。实验结果证明,与不加拥挤试剂相比,大分子拥挤环境中XO 结合Cu,Zn-SOD的亲和力明显增强,并导致Cu,Zn-SOD活力的稳定,这表明大分子拥挤环境有利于复合物的形成,而且在模拟生理条件下该相互作用有利于Cu,Zn-SOD行使其生物学功能。我们在实验体系中同时加入蛋白质(或核酸)和多糖两种性质不同的拥挤试剂,称之为"混合大分子拥挤试剂",并比较了还原变性卵清溶菌酶和兔肌肌酸激酶在混合和单一大分子拥挤环境中重折叠的复性产率、动力学和聚集的差异。实验结果表明,混合大分子拥挤试剂的稳定作用比单一多糖拥挤试剂强,排斥容积效应比单一蛋白质拥挤试剂小,混合大分子拥挤更有利于溶菌酶和肌酸激酶复性,同时抑制了肌酸激酶复性过程中的聚集,能更好地模拟细胞内高度拥挤的环境。