三维荧光光谱分析在肌氨酸氧化酶蛋白检测的应用

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三维荧光光谱技术(Three Dimensional Fluorescence Spectrometry,TDFS;又称Excitation-Emission Matrix,EEM)通过生物样品中荧光分子特征信息表征生物分子间动力学特性、获取蛋白质有效光谱信息。该技术样品预处理简单,快速灵敏,具有较高的应用价值。本研究以实验室前期工作获得的一种以黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)为辅酶的肌氨酸氧化酶(SOX,Gen Bank:AY626822.2)作为研究对象,利用三维荧光光谱技术,探究该酶中主要内源荧光物质色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的荧光特征峰,光谱学分析表征其与SOX活性蛋白浓度的关系,以期为黄素蛋白分离纯化体系中的快速检测分析提供新的参考与借鉴。(1)SOX纯酶中主要内源荧光物质的三维荧光特征分析。比较Trp、Tyr和FAD这三种物质游离状态与在SOX纯酶中的三维荧光特征峰差异,确定了在PMT电压700 V下检测SOX纯酶中FAD荧光特征峰的波长范围:λex=350-430 nm/λem=410-540 nm;在PMT电压400 V条件下检测SOX纯酶中内源荧光氨基酸(Trp和Tyr)荧光特征峰的波长范围:λex=220-310nm/λem=275-390 nm。考察不同温度(30℃-90℃)热处理15 min后SOX内源荧光峰波长范围和荧光强度变化,发现SOX中内源荧光氨基酸荧光峰是SOX表面荧光氨基酸残基所形成的,FAD荧光特征峰是辅酶FAD所形成的。(2)SOX辅酶FAD三维荧光数据与SOX蛋白的关系。FAD为SOX中特异性辅酶,研究FAD三维荧光特征峰能否快速直观判断出粗酶液中SOX,及FAD荧光强度与粗酶液SOX蛋白浓度的关系。研究结果表明,在PMT电压700 V条件下通过FAD荧光特征峰可以快速表征粗酶液中SOX蛋白,FAD荧光强度与SOX活性蛋白浓度在0.05-1.00 mg·m L-1范围内线性关系良好,使用含有不同蛋白浓度SOX粗酶液样本对曲线拟合效果进行评价,拟合曲线的均方根误差为0.0978,平均浓度回收率为99.7%。(3)SOX内源荧光氨基酸(Trp和Tyr)三维荧光特征在亲和层析过程中的变化分析。SOX亲和层析过程中,咪唑与杂蛋白对SOX蛋白内源荧光氨基酸三维荧光峰产生了干扰,利用平行因子分析技术(PARAFAC)将它们的重叠峰拆分成三种相互独立、互不干扰的荧光组分,再根据SOX内源荧光氨基酸荧光强度与SOX蛋白浓度关系的拟合曲线,评价亲和层析过程中各洗脱液样本中的SOX蛋白浓度。结果表明:SOX蛋白浓度在0.05-2.50 mg·m L-1范围内线性关系良好,内源荧光氨基酸荧光强度与蛋白浓度拟合曲线的均方根误差为0.0919,平均浓度回收率为102.3%。证实了利用三维荧光光谱测量亲和纯化过程中SOX蛋白浓度的可行性,为其他以FAD为辅酶的黄素类蛋白快速检测分析提供借鉴。
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