工程纳米粒子对胰蛋白酶结构及构象影响的机理研究

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了解环境中最具代表性的工程纳米粒子影响蛋白质的因素,对于理解工程纳米粒子与蛋白质分子相互作用很重要。本论文着重研究了不同种类、尺寸、浓度和表面亲疏水性的纳米粒子与蛋白质相互作用的机理。主要内容如下:(1)通过种子合成法制备了大小不同,均一性优好的银纳米粒子(Ag NPs),探究不同尺寸、浓度的Ag NPs对胰蛋白酶相互作用后的形成蛋白质冠的影响。通过多种方法,如圆二色性(CD),紫外可见分光光度法(UV-Vis)和荧光光谱法(FL)等方法检测了Ag NPs对不同浓度的胰蛋白酶分子的影响。结果表明,胰蛋白酶和Ag NPs相互作用后,胰蛋白酶的二级结构和构象发生变化,Ag NPs的最大吸收峰的位置发生变化,吸收强度发生变化。发生变化的原因是胰蛋白酶和Ag NPs之间的相互作用可能会影响NPs的粒径分布。随着NPs尺寸逐渐减小,荧光猝灭效率降低。因此,可以证实不同尺寸与浓度的Ag NPs会引起胰蛋白酶的性质与构象变化。(2)制备表面亲疏水性各异的Ag NPs,以疏水性作为影响因素,探究不同表面疏水性的Ag NPs对对胰蛋白酶相互作用的影响。通过接触角的测量和疏水性探针分子的吸附来表征Ag NPs的表面疏水性,并基本确认由亲水至疏水性顺序如下:Ag-CIT、Ag-PVP、Ag-GA、Ag-SA和Ag-OA。通过CD,UV-Vis和FL法等方法检测了不同表面疏水性的Ag NPs对胰蛋白酶分子的影响。根据CD谱图,胰蛋白酶和Ag NPs相互作用后,胰蛋白酶的二级结构和构象发生变化。实验结果证实了Ag NPs的表面疏水性越弱,在表面吸附的胰蛋白酶的数量越少。(3)探究不同尺寸、浓度的ZnO NPs对胰蛋白酶相互作用后的影响。通过不同尺寸的ZnO NPs加入胰蛋白酶溶液中,都会造成胰蛋白酶的荧光强度发生明显的荧光猝灭和紫外可见吸收峰的变化,并且胰蛋白酶的二级结构和构象发生变化。证实了当ZnO NPs浓度升高后,相同体积内NPs的数量增加,致使蛋白质所处环境拥挤,使蛋白质大分子充分接触NPs。并且NPs的数量增加会也会大大增加体系内NPs的总比表面积。这两种因素都会大幅增加蛋白质在NPs表面的吸附量,引起胰蛋白酶的变性。
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