在生命起源的研究中,由氨基酸合成长肽以及蛋白质的过程至今还没有合理的解释。本小组之前的研究发现碱金属离子及卤族离子等对带相反电荷的氨基酸的成肽反应有催化效应,而且带正电荷的L-精氨酸和带负电荷的L-谷氨酸混合后成肽效率明显提高。这些结果说明,这些离子和带电荷氨基酸之间的静电相互作用对氨基酸成肽反应有重要影响。本论文对这一现象的机理进行了研究。　　 我们以前的研究发现,1 M Na+是催化谷氨酸成肽反应的最佳浓度,而0.1 M是之前的最佳金属离子催化剂Mg2+的最佳浓度。为此,我们分别测定了在此浓度下谷氨酸成肽反应的二级反应速率常数以及假一级反应速率常数。研究发现,1 M Na+和0.1 M Mg2+存在时,谷氨酸成肽反应的二级反应速率均有明显提高,且1 M Na+对反应速率的影响显著大于0.1 M Mg2+。0.1 M的Mg2+提高谷氨酸单体及其二肽、三肽、四肽及五肽的假一级成肽反应的速率常数,并且0.1 M的Mg2+的上述肽的成肽反应的速率常数提高的幅度接近;1 M NaCl对谷氨酸的成肽反应的速率常数没有显著影响,而对谷氨酸二肽及更长肽的成肽反应的假一级成肽反应的速率常数的影响随谷氨酸肽的长度增加而显著增加。我们还研究了在1 M Na+和0.1 M Mg2+存在的条件下不同长度谷氨酸肽的HNMR变化。在Na+离子的存在下,短肽中不同H的NMR谱图化学位移都发生了变化,位于高场的两个αH的化学位移差变小。Mg2+也有类似的效应,但0.1 M Mg2+对各个H化学位移变化的影响远远不如1 M NaCl。以上结果说明,Na+及Mg2+对谷氨酸成肽的聚合反应的促进作用的机理显著不同。　　 本文还研究了NaCl对DL-谷氨酸成肽反应产物构型的影响,并利用HPLC检测四种谷氨酸二肽异构体。结果表明加入NaCl后,谷氨酸聚合反应生成的四种二肽异构体的比例发生了变化。我们还研究了8种混合氨基酸在连续添加活化氨基酸30天后体系中肽的合成情况。　　 本人参与了中国科学院生物物理研究所与武汉远大弘元公司合作的胱氨酸产业化项目。通过改进生产流程及配方使胱氨酸的收率由目前国内约平均7％提高到了约10%。项目于2009年12月31日通过实验室小试验收,并于2010年5月通过中试验收。产品质量达到日本味之素的胱氨酸产品标准。目前正在进行项目二期(精氨酸、亮氨酸、酪氨酸)的实验室研究。