Methods in Enzymology：New Approaches for Flavin Catalysis
作者：Bruce A. Palfey（编者）
索书号：Q55/M592/V. 620/2019/Y
ISBN: 978-0-12-816829-5
藏书地点：武大外教中心
黄素是一类基于蝶啶的、由异咯嗪环衍生而来有机化合物的总称。它们的生物化学来源是核黄素。黄素基团常常和二磷酸腺苷连接形成黄素二磷酸腺苷酸(FAD)，与核醇、磷酸结合成黄素单核苷酸(FMN)。黄素基团以FAD或FMN的形式充当黄素蛋白的关键辅基。黄素基团可以发生氧化还原反应。它能够经过两步反应接受一个电子，也可以一次接受两个电子。还原反应通过异咯嗪环系统上的特定氮原子加氢而发生。在水溶液中，黄素在氧化状态下呈黄色，在半还原的阴离子状态下呈红色，在中性(半醌)状态下呈蓝色，完全还原状态下呈无色。氧化型和还原型与半醌形式形成快速平衡。
黄素酶介导大量不同的化学转化，这些化学转化利用黄素辅酶来达到许多不同的目的。黄素通常用于各种1-和2-电子转移和涉及氧活化的反应。此外，黄素还被证明具有酸/碱催化剂或亲核催化剂的作用，具有稳定过渡态的静电作用，以及在某些酶中只是作为结构成分。在所有这些功能中，黄素的电子特性起着至关重要的作用。多年来的研究表明，这些电子性质(以及随后黄酶的催化性质)可以通过改变黄素的异丙嗪环体系上的取代基来操纵黄素蛋白的光谱是其特征之一。没有两个黄素蛋白吸收光谱是完全相同的，因为每一个编码黄素辅因子电子结构与特定的蛋白质结合口袋的相互作用的细节。电子斯塔克光谱学有潜力以高灵敏度、低成本和最少的技术复杂性来阐明这些相互作用。
大多数黄素依赖酶的催化循环可分为氧化半反应和还原半反应。虽然有些酶被电子载体蛋白质或有机化合物氧化，但许多酶使用氧作为最终的电子受体。为了适当地研究与氧反应的黄素依赖酶的还原半反应，如在氧化酶和单加氧酶的情况下，有必要建立只允许监测还原过程的厌氧条件。还原后的黄酶可以通过将其暴露于氧气中来监测氧化半反应进行进一步研究。厌氧室为进行这些实验提供了一个理想的环境，因为它们可在一个大工作区内保持厌氧条件。一种常用的研究黄素依赖酶的工具是停流分光光度法。
黄素酶活性的一个关键因素是结合黄素的还原电位。蛋白结合黄素的还原电位范围约为500 mv，与在代谢和多种生物过程中发挥关键作用的黄酶一致。黄酶的氧化还原电位传统上是使用基于电极的系统来测定的，蛋白质和工作电极之间有直接或间接的电化学偶联。然而，一种不依赖于电极的方法现在也被广泛使用，它涉及从参考染料或指示染料的已知还原电位计算蛋白质的未知黄素还原电位。。
黄素辅因子在细胞中执行许多功能，其基础是异丙嗪环能够进行一电子或两电子还原，并与氨基酸等反应物形成共价加合物。此外，辅助因子的强可见吸收也是黄素依赖的光感受器的基础。由于振动频率对异丙嗪环的电子结构和环境非常敏感，振动光谱学特别适合于研究黄素蛋白的机理。
还原性黄素(Flred)是一种罕见的有机辅助因子，能有效地与氧(O2)发生反应。因此，许多依赖黄素的酶既可以作为利用O2作为电子受体的氧化酶，也可以作为将O2衍生的一个氧原子转移到有机底物的单加氧酶。尽管对后者有深入的研究，黄酶如何控制与O2的反应仍然是未解决的问题。异丙基黄素单核苷酸(Prenylated flavin mononucleotide, prFMN)是最近发现的一种由FMN异丙基转移酶UbiX家族产生的黄素辅因子，是异丙基类可逆脱羧酶活性所必需的。后一种酶被认为参与木质素、芳香化合物和不饱和脂肪酸的泛素生物合成和生物转化。最近，丙烯化FMN (prFMN)辅助因子的发现引起了人们对依赖prFMN的UbiD酶家族的兴趣。后者催化α-不饱和羧酸的可逆脱羧作用，在微生物代谢中具有广泛的应用。黄素异丙基转移酶UbiX由还原的FMN和磷酸化的二甲烯丙基前体合成prFMN。然而，我们对prFMN和依赖prFMN酶的生物化学知识有限，阻碍了对未鉴定的UbiD蛋白进行生物技术应用的探索。
《酶学研究方法：研究黄素催化作用的新方法》一书于2019年由ACADEMIC PRESS出版，作者是Bruce A. Palfey。
《酶学研究方法：研究黄素催化作用的新方法》一书中，专家研究人员介绍了黄素酶相关的知识以及其在细胞中参与的细胞过程的机制的研究方法，讨论的主题主要包括黄素酶还原电位的测定方法，黄素蛋白瞬态研究的厌氧方法，厌氧室内厌氧停流分光光度法，黄酮酶催化反应的化学猝灭及中间体的鉴定，利用非竞争性动力学同位素效应研究黄素酶的作用机制，同位素标记黄酶及其在探测反应机制中的应用，利用黄素类似物和线性自由能关系阐明黄素酶的反应机理，黄酮类蛋白的振动光谱学，用电子斯塔克光谱法测定黄素和黄素蛋白的电子结构性质，黄素蛋白中黄素自由基的EPR光谱，分子建模对黄蛋白的应用，探索黄素酶与二氧及其替代物相互作用的结构方法，分岔电子转移黄酮蛋白中点电位的还原，黄素依赖的双组分单加氧酶系统的研究，苯乙烯单加氧酶体系，戊烯基FMN，prFMN依赖酶的异种产生、重组和EPR光谱分析，以及研究黄蛋白光感受器的物理方法。《酶学研究方法：研究黄素催化作用的新方法》一书从各个方面讲解了黄素催化反应中电子转移，中间体及辅助因子的相关研究技术方法，旨在为想要研究黄素催化作用的研究人员提供专业方法的介绍以及方法技术指导。
《酶学研究方法：研究黄素催化作用的新方法》一书作为生物化学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书概述了黄素蛋白的特性与其催化的相关的氧化还原反应中电子转移，中间体及辅助因子的相关研究技术方法。详细介绍了化学酶法制备和纯化黄素类似物的方法，将概述了斯塔克光谱学的理论基础，并描述斯塔克光谱学的结构。描述在厌氧室中进行停流实验的方法和测定黄素酶氧化还原电位的“经典的”电位法和黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶法，描述了研究黄素蛋白机理的振动光谱学方法。此外，本书还介绍了两种黄素辅因子以及两种氧化还原反应的中间体（黄素半醌氧化还原态和黄素-N5-氧化物）。
2、每个部分都分为很多的小章节，每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，我们能够从中了解到黄素酶相关的知识以及其在细胞中参与的氧化还原反应机制的研究方法以及最新的前沿进展。
总的说来，《酶学研究方法：研究黄素催化作用的新方法》一书为想要了解如何研究黄素蛋白催化氧化还原反应中氧化还原电位，中间体及辅助因子的研究人员提供了清晰的导读路径，作为生物化学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
撰稿者名单
前言
第1章 黄素酶还原电位的测定方法
Shelbi
L. Christgen, Sophia M. Becker, Donald F. Becker
第2章 黄素蛋白瞬态研究的厌氧方法：使用专门的玻璃器皿来测定二氧浓度
Graham
R. Moran
第3章 厌氧室内厌氧停流分光光度法
Hannah
Valentino, Pablo Sobrado
第4章 黄酮酶催化反应的化学猝灭及中间体的鉴定
Kalani
Karunaratne, Tatiana V. Mishanina
第5章 利用非竞争性动力学同位素效应研究黄素酶的作用机制
Kevin
Francis, Giovanni Gadda
第6章 同位素标记黄酶及其在探测反应机制中的应用
Andreea
I. Iorgu, Matthew J. Cliff, Jonathan P. Waltho, Nigel S. Scrutton, Sam Hay
第7章 利用黄素类似物和线性自由能关系阐明黄素酶的反应机理
Christopher
J. Thibodeaux, Wei-chen Chang, Hung-wen Liu
第8章 黄酮类蛋白的振动光谱学
James
N. Iuliano, Jarrod B. French, Peter J. Tonge
第9章 用电子斯塔克光谱法测定黄素和黄素蛋白的电子结构性质
Robert
J. Stanley, Cornelius J. van Galen
第10章 黄素蛋白中黄素自由基的EPR光谱
Daniel
Nohr, Stefan Weber, Erik Schleicher
第11章 分子建模对黄蛋白的应用：见解和挑战
Emil
Sjulstok, Ilia A. Solov'yov, Peter L. Freddolino
第12章 利用序列相似性网络和系统发育重建探索蛋白质超家族的序列、功能和进化空间
Janine
N. Copp, Dave W. Anderson, Eyal Akiva, Patricia C. Babbitt, Nobuhiko Tokuriki
第13章 探索黄素酶与二氧及其替代物相互作用的结构方法
Raspudin
Saleem-Batcha, Robin Teufel
第14章 分岔电子转移黄酮蛋白中点电位的还原
A.-F.
Miller, H.D. Duan, T.A. Varner, N. Mohamed Raseek
第15章 黄素依赖的双组分单加氧酶系统的研究
John
M. Robbins, Holly R. Ellis
第16章 苯乙烯单加氧酶体系
George
T. Gassner
第17章 黄素-N5-氧化物在二苯并噻吩、尿嘧啶和六氯苯分解代谢中的中间体
Sanjoy
Adak, Tadhg P. Begley
第18章 戊烯基FMN：生物合成，纯化和Fdc1活化
Anna
N. Khusnutdinova, Johnny Xiao, Po-Hsiang Wang, Khorcheska A. Batyrova, Robert
Flick, Elizzbeth A. Edwards, Alexander F. Yakunin
第19章 prFMN依赖酶的异种产生、重组和EPR光谱分析
Stephen
A. Marshall, Karl A.P. Payne, Karl Fisher, Deepankar Gahloth, Samuel S. Bailey,
Arune Balaikaite, Annica Saaret, Irina Gostimskaya, Godwin Aleku, Huanming
Huang, Stephen E.J. Rigby, David Procter, David Leys
第20章 研究黄蛋白光感受器的物理方法
Estella
F. Yee, Siddarth Chandrasekaran, Changfan Lin, Brian R. Crane
胡萌欣 武汉大学生命科学学院 博士