生物膜是维持细胞、细胞器具有相对独立稳定环境的天然屏障,主要由脂质和蛋白质组成。其中磷脂是细胞膜中最丰富的液晶态脂质,广泛应用于生物分子之间相互作用表征和检测中,包括生物传感、跨膜运输、受体的相互作用以及信息传递。脂质与蛋白质是组成生物膜的结构基础,它们之间的相互作用与生命体中很多活动有直接联系,如细胞信号、分子识别等。所以,深入研究脂质和蛋白质的相互作用对于了解生物膜的结构特性和生物化学过程具有重要的生物学意义。溶菌酶(LZM)是一种抗菌球蛋白,大量存在于人体内,如血液,唾液中,会对革兰氏阳性菌有抗菌活性。溶菌酶在抗菌过程中伴随的膜融合机理并非完全清楚,报道称该过程与溶菌酶和磷脂相互作用相关,这可能是溶菌酶渗透到脂质层导致结构重组所致。本文通过Langmuir-Blodgett(LB)技术和原子力显微镜(AFM)等技术手段对溶菌酶和中性磷脂二棕榈酰基磷脂胆碱(DPPC)、二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺(DPPE)的相互作用以及其与DPPC/胆固醇(Chol)混合单层膜相互作用进行了研究。(1)溶菌酶与中性磷脂DPPC、DPPE单层膜的相互作用比较。文章通过分析单层膜表面压力-平均分子面积(π-A)等温压缩曲线和表面压力-吸附时间(π-T)曲线,研究了不同浓度的DPPC、DPPE单层膜的影响。结果表明:随着溶菌酶浓度的增大,单层膜的π-A曲线向平均分子面积较大的方向移动,表明有越来越多的蛋白吸附于脂膜上;π-T曲线在初始压力为15mN/m时,表面压力发生了明显的变化,且DPPE的变化大于DPPC,表明溶菌酶与DPPE相互作用更强。这可能是因为DPPC和DPPE不同的头部基团以及它们在15 mN/m膜压下单层膜的相态不同所致;原子力显微镜观测结果显示:溶菌酶吸附于DPPC和DPPE膜表面且自身发生聚集和自组装,形成多聚体;当溶菌酶溶液浓度为0.21mM时,溶菌酶分子与DPPE作用形成圆锥状多聚体;通过统计分析知,多聚体的形成与淀粉样蛋白纤维的聚集机理类似。(2)溶菌酶和DPPC/Chol混合单层膜相互作用。本文通过观察溶菌酶和DPPC/Chol三元混合体系单层膜的表面形貌图以及分析单层膜的热力学等温线、压缩曲线、吸附曲线来研究溶菌酶和混合单层膜的相互作用。Chol加入到DPPC单层膜中可以改变脂膜的界面特性,等温压缩曲线发生了显著地变化,界面分子发生了重排;通过分析π-T吸附曲线发现,随着溶菌酶比例的增加,三元混合体系的平衡压力在降低,这是因为当表面压力为15 mN/m时,大量溶菌酶分子吸附于DPPC/Chol单层膜表面,并且自身发生聚集和组装,然后将脂膜的排列破坏,拉入亚相中;分析循环曲线发现,随着溶菌酶的增加,三元混合体系的表面材料损失增加,进一步说明溶菌酶吸附于脂膜上改变了其分子排布;AFM观测结果显示随着溶菌酶比例增大,DPPC/Chol单层膜越来越疏松,脂膜上吸附的蛋白减少,溶菌酶聚集体周围出现了缺陷,可能是溶菌酶发生聚集将单层膜排列破坏,拉入亚相,验证了π-T曲线分析结果。作为辅助性对比,文章还研究了不同比例溶菌酶和DPPC二元混合体系单层膜的相互作用。结果表明,溶菌酶会与DPPC发生相互作用,改变脂膜的分子排列;随着溶菌酶比例的增加,溶菌酶吸附到DPPC脂膜上的量逐渐增加。综合全文,溶菌酶与DPPC/Chol混合单层膜的相互作用可以导致膜的表面张力降低,溶菌酶渗透到单层膜导致其结构重组,溶菌酶抗菌过程中伴随的膜融合过程可能与溶菌酶和磷脂相互作用相关,本研究对于生物膜类疾病等具有参考价值。