红外光谱法研究古代彩绘蛋白胶料光老化的二级结构变化

动物胶和蛋清是古代重要彩绘文物蛋白胶结材料,对其光老化蛋白质结构变化的研究与探索彩绘文物病变机理和选择科学保护材料、修复方法密切相关。以维也纳艺术历史博物馆的动物胶(骨胶、兔皮胶、鲟鱼胶)和蛋清为研究对象,利用红外光谱技术,结合酰胺Ⅰ带去卷积和高斯拟合法研究光老化过程中蛋白质二级结构的改变。结果表明,四种胶光老化后仍然具备蛋白质红外光谱的典型吸收特征。但红外吸收峰出现了不同程度的位移,其中蛋清糖苷键明显蓝移。酰胺Ⅰ带去卷积和高斯拟合结果显示,蛋白胶的二级结构占比发生了改变。其中,骨胶α-螺旋结构占比降低22.24%,逐渐解螺旋,无规则卷曲结构占比明显增高(9.76%);兔皮胶和鲟鱼胶α-螺旋结构占比分别降低5.31%,4.15%,前者无规则卷曲增幅最低(6.96%),后者反而减少,推测两者的光老化稳定性高。蛋清α-螺旋占比降低程度最高(44.45%),无规则卷曲占比增幅极大(27.49%),光老化稳定性最差。证实利用红外光谱技术,结合酰胺Ⅰ带去卷积和高斯拟合法研究文物蛋白胶料二级结构变化的方法是可行的,但其转化机理还需后期进一步探讨。     

面粉中蛋白质二级结构的红外光谱研究

测定了不同温度下面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的一维红外光谱,二阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉蛋白质中的α-螺旋结构的、β-转角结构、无规卷曲结构和β-折叠结构红外吸收强度均有所增加。进一步研究了面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的二维红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉中蛋白质酰胺Ⅲ带的红外吸收强度变化快慢趋势是:1312cm-1(α-螺旋结构)1285cm-1(β-转角结构)1260cm-1(无规卷曲结构)1229cm-1(β-折叠结构)。     

表面增强拉曼光谱对于蛋白质二级结构的酰胺Ⅲ谱带表征（英文）

本文利用斜角沉积法制备银纳米棒阵列基底用于蛋白质二级结构的检测,结合酰胺Ⅲ谱带光谱分析,建立了一种基于表面增强拉曼光谱(SERS)蛋白质二级结构的表征方法.用这种方法获得了两种典型蛋白质(溶菌酶和细胞色素C)的SERS信号.通过分析蛋白质骨架酰胺Ⅲ的光谱,研究了浓度对蛋白质折叠状态的影响.结果表明在一定范围内随着浓度的增加,溶菌酶的α-螺旋结构和β-折叠结构成分增加,而细胞色素C的二级结构基本保持不变.     

表面增强拉曼光谱对于蛋白质二级结构的酰胺III谱带表征

本文利用斜角沉积法制备银纳米棒阵列基底用于蛋白质二级结构的检测,结合酰胺Ⅲ谱带光谱分析,建立了一种基于表面增强拉曼光谱(SERS)蛋白质二级结构的表征方法.用这种方法获得了两种典型蛋白质(溶菌酶和细胞色素C)的SERS信号.通过分析蛋白质骨架酰胺Ⅲ的光谱,研究了浓度对蛋白质折叠状态的影响.结果表明在一定范围内随着浓度的增加,溶菌酶的α-螺旋结构和β-折叠结构成分增加,而细胞色素C的二级结构基本保持不变.     

N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的红外光谱

合成了聚N-异丙基丙烯酰胺(poly(N-isopropylacrylamide,PNIPAM),并利用傅立叶变换红外光谱方法,对N-异丙基丙烯酰胺及其聚态在溶液相的构象进行了表征。发现在异丙醇中N-异丙基丙烯酰胺单体结构并不存在,而是以二聚体的形式存在。而所形成的PNIPAM聚集体,其酰胺基团的典型光谱峰-酰胺-Ⅰ带的红外光谱具有无规则卷曲的特征。这些工作,在理解特异化学基团在PNIPAM中引入后的结构,在原位表征PNIPAM水凝胶体系的动态功能结构等方面打下了基础。     

界面蛋白质分子结构与动力学的和频振动光谱研究

蛋白质与界面相互作用是自然界中一种非常普遍但又十分复杂的现象,其在物理、生物技术、化学工程、药物、环境科学等诸多领域中发挥着极其重要的作用。生物膜界面蛋白质的错误折叠引起的功能障碍与许多疾病的发生和发展直接相关。原位、实时、精确地表征界面蛋白质分子构象变化与动力学行为是揭示界面蛋白质功能的核心,对阐明与蛋白质聚集相关的神经退化型疾病的发生和发展机理非常重要。但目前对其结构与动力学的了解相当匮乏,蛋白质折叠仍是分子生物学中心法则中至今尚未解决的一个重大生物学问题。这主要是因为其表征技术不仅要求具有足够高的结构分辨度和时间分辨度,还需满足时间、空间、活体、非介入性等要求,但同时满足这些要求的技术甚少。而和频振动光谱是一种可以在分子层次上探测界面蛋白质分子结构与动力学的表征方法。本文详细介绍了和频振动光谱技术在界面蛋白质结构与动力学表征方面的应用。通过原位实时探测不同蛋白质骨架振动的酰胺Ⅰ,酰胺Ⅲ与酰胺A谱带,可以实现界面蛋白质分子结构、构象变化与动力学特征的精确测量,进而揭示蛋白质–细胞膜相互作用、蛋白质–蛋白质相互作用、蛋白质聚集的分子机理。本综述将为人们研究复杂界面体系物理与化学问题提供新的思路。     

应用FTIR研究超声对牛血清白蛋白二级结构的影响

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合荧光光谱研究了牛血清白蛋白(BSA)在超声作用下的结构变化。荧光光谱表明,超声作用使BSA溶液荧光光谱最大发射峰发生了蓝移,表明超声改变了BSA中色氨酸(Trp)残基环境;荧光强度的降低表明超声改变了蛋白质分子的构象,具有荧光猝灭效应。采用对BSA红外光谱酰胺Ⅰ带进行曲线拟合的方法,定量分析了不同超声功率、时间对BSA二级结构的影响,发现超声作用对BSA中的α-螺旋、β-折叠、β-转角及无规卷曲的相对含量有不同程度的影响;超声作用具有使BSA的二级结构由α-螺旋向β-折叠、β-转角转化的趋势,而无规则卷曲含量则基本不受超声影响而保持相对稳定。     

磷酸钾缓冲溶液与模型细胞膜相互作用的和频光谱

利用和频光谱技术详细研究了磷酸钾缓冲溶液与带负电荷的生物仿生膜(d₅₄-DMPG磷脂双层膜)相互作用的实时过程．通过监控CD₂、CD₃、磷脂分子头部的磷酸根以及羰基官能团的光谱信号随加入磷酸钾缓冲溶液的实时变化,获得了磷脂双层膜分子结构的动力学变化．结果表明K⁺能够结合到细胞膜上,并且很快地引起了CD₂、CD₃、磷脂头部磷酸根以及羰基官能团信号的变化．根据各官能团的和频信号响应,磷酸钾缓冲溶液很可能是通过在双层膜中形成环形气孔来与磷脂双层膜发生作用．该结果可以很好地解释磷酸钾缓冲溶液环境下的离子协助蛋白质的跨膜过程．     

抑癌基因p53的单细胞傅里叶变换显微红外光谱

为探索单细胞红外光谱技术对单基因差异的鉴别能力,利用同步辐射傅里叶变换红外显微光谱技术采集含抑癌基因p53(野生型)和敲除抑癌基因p53(敲除型)结肠癌细胞的单细胞显微红外光谱。研究分析光谱发现,二者在脂质、蛋白质以及核酸吸收谱带峰强度和位置都有明显的差异。敲除p53后脂质、核酸以及蛋白特征吸收峰均减弱,且几乎所有的吸收峰都向高波数位移。分析了酰胺I带与酰胺II带的相对吸收强度比,发现敲除型比值明显变大;酰胺I带拟合结果表明野生型细胞中蛋白质二级结构的α螺旋和无规则卷曲含量明显低于敲除型,转角和非典型螺旋的含量则高于敲除型,而β折叠的含量无明显变化。研究表明,同步辐射单细胞红外光谱可以在分子水平上鉴别因p53基因差异而产生的细胞代谢变化。     

牛血清白蛋白水溶液的激光喇曼谱

本文报道了用硝基苯萃取法获得的牛血清白蛋白水溶液的喇曼光谱.定性地证明了该蛋白质多肽链可能由α-螺旋和无规则卷曲组成,酪氨酸残基在肽链中呈全“暴露”式,硫-硫键部位的几何构型为反式-扭式-扭式.     

胆结石中蛋白质的傅里叶变换红外光谱和表面增强拉曼光谱研究

用氯仿、乙醚、乙醇和盐酸等溶剂溶解一组人体胆结石，获取难溶物；用傅里叶变换红外光谱和表面增强拉曼光谱对难溶剩余物进行研究。结果显示，结石难溶物主要由胆红素盐和蛋白质组成，结石中的蛋白质的二级结构以α螺旋和无规卷曲构象为主，其中α螺旋构象成分较多。讨论了蛋白质在胆结石形成中的作用。     

微胶囊形成过程中蛋白质二级结构变化的红外光谱分析

选用乳清蛋白、大豆分离蛋白分别与麦芽糊精共混作为微胶囊壁材,用红外光谱法研究这两种蛋白质在微胶囊形成前后的结构变化。结果表明：两种蛋白质分别与麦芽糊精共混,经过加热和喷雾干燥后,蛋白质的二级结构发生了改变,其中乳清蛋白二级结构α-螺旋含量降低1.90%,β-折叠含量增加0.89%,β-转角增加8.19%,无规卷曲减少7.18%。大豆分离蛋白二级结构α-螺旋含量降低1.64%,β-转角含量降低0.47%,β-折叠增加10.20%,无规卷曲减少了9.03%。同时,两种蛋白质的酰胺Ⅰ带均向低波数方向移动,说明在微胶囊壁结构形成过程中两种蛋白质与麦芽糊精之间发生了相互作用,形成的氢键作用力较强。利用扫描电镜观察分别用两种蛋白质作为壁材包埋大豆油脂微胶囊的表面微结构,发现使用α-螺旋含量高的乳清蛋白为壁材的微胶囊表面更光滑、完整。     

肺正常组织与癌变组织的表面增强拉曼光谱

采用共焦显微拉曼光谱进行肺正常组织与癌变组织的表面增强拉曼光谱测试,拉曼位移测试范围为300～1700cm-1 。根据得到的肺正常和癌变组织的表面增强拉曼光谱,对比分析了两者的特点与差异。选取蛋白质主链构象中构象不灵敏的CH₂弯曲振动在1454cm-1的谱线为内标,发现相比肺正常组织,癌变组织蛋白质主链中酰胺Ⅲ和酰胺Ⅰ谱带的有序构象明显减少,对α螺旋和无规则卷曲的损伤比较严重,β回折几乎消失,而骨架C—N,C—C伸缩振动却出现了与前2个谱带截然相反的状况,有序构象显著增加,蛋白质侧链构象变化与主链相比则相对复杂;DNA的骨架磷酸基团、脱氧核糖、磷酸-脱氧核糖和碱基的含量总体呈增加趋势;RNA的情况与DNA类似;磷脂的链内纵向有序性参数明显下降。     

胰蛋白酶溶液的激光拉曼谱

本文报道了用硝基苯萃取处理前后的胰蛋白酶溶液的拉曼光谱。通过分析酰胺Ⅰ和酰胺Ⅲ的拉曼特征频率，初步推断出该胰蛋白酶是含有α－螺旋、β－折叠和无规卷曲结构。同时对其侧链结构也做了初步分析     

岩藻多糖酶的FTIR光谱研究

通过海洋真菌LD8固态发酵获得岩藻多糖的粗蛋白,并进一步采用柠檬酸缓冲液浸提、丙酮沉淀和葡聚糖凝胶G-100层析,分离纯化至单一组分;利用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)及曲线拟合等技术研究了岩藻多糖酶的二级结构组成,增强因子为2.2,半峰宽为20.2 cm-1;为提高分析测定的准确性,对酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅲ带分别进行拟合归属。结果表明：根据酰胺Ⅰ带所获得的二级结构,α-螺旋占11.5%,β-折叠为58.6%,无规卷曲14.5%,β-转角15.9%;酰胺Ⅲ带所得二级结构,α-螺旋含12%,β-折叠含57.3%,无规卷曲含14.5%,β-转角含16.3%。因此可见,酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅲ带所对二级结构的分析是十分吻合的。在室温下,岩藻多糖酶的二级结构以β-折叠的含量占优势,约占58%,β-转角和无规卷曲次之,各占15%左右,α-螺旋含量较低,仅占12%。     

拉曼除谱原位测量水溶液中蛋白质的酰胺A谱带

蛋白质的酰胺A谱带对蛋白质的酰胺氢键结构很敏感. 然而由于该谱带和水的OH伸缩振动谱带严重重叠,导致在蛋白质水溶液中原位测量酰胺A谱带依旧很困难. 我们提出了一种新的分析方法用于原位测量水溶液中的酰胺A谱带. 这个方法称为拉曼除谱法. 将蛋白质水溶液光谱除以纯水光谱即可获得拉曼除谱. 利用数值模拟从数学上肯定了使用拉曼除谱可以直接获得酰胺A谱带. 我们还通过测量溶菌酶和α-糜蛋白酶的固体和水溶液的拉曼光谱,这些光谱也证实了可以通过拉曼除谱法直接获取酰胺A谱带. 利用拉曼除谱还分析了溶菌酶的热变性过程. 这些研究表明拉曼除谱可以原位地表征水溶液中的蛋白质酰胺A谱带.     

pH对中国人乳β-酪蛋白二级结构的圆二色和拉曼特征影响

人乳中β-酪蛋白为婴儿的快速生长提供了最适宜的氨基酸、钙磷等。以往的研究均是对牛乳的β-酪蛋白二级结构进行分析,而牛乳β-酪蛋白对婴儿配方乳的指导意义不如人乳β-酪蛋白,且人乳β-酪蛋白难以获得合适的蛋白晶体,其三级结构不清楚。为了获得中国人乳β-酪蛋白二级结构的相关基础信息,采用圆二色光谱(CD)法和拉曼光谱(Raman)法分析在不同pH条件下其二级结构的变化,结果表明：pH值的改变能够诱导中国人乳β-酪蛋白二级结构的改变,CD分析表明β-酪蛋白各部分的二级结构分别是：0.5%~2% α-螺旋,16%~18% β-折叠,30%~34% β-转角,49%~51% 无规则卷曲;随着pH的增加,部分结构发生了变化,α-螺旋在pH 8处含量增加,而在pH 10处含量减小。拉曼光谱分析表明：β-酪蛋白在酰胺I的特征峰在1 662 cm-1处,分析出β-酪蛋白的无规则卷曲含量较高。同时,根据I₈₅₀/I₈₃₀的比值计算出β-酪蛋白的酪氨酸残基趋向于“暴露式”。圆二色光谱和拉曼光谱都证明了人乳β-酪蛋白二级结构中无规则卷曲的含量最高,而β-折叠和β-转角含量保持相对的稳定。并且,在pH 8条件下,α-螺旋含量高于在其他pH条件下的含量。     

重组人B淋巴细胞刺激因子的激光拉曼光谱

人B淋巴细胞刺激因子(BAFF)是一种由285个氨基酸组成的Ⅱ型跨膜蛋白质,我们测试了重组的人B淋巴细胞刺激因子(r-BAFF)固体粉末和水溶液的拉曼光谱,通过分析酰胺Ⅰ和酰胺Ⅲ的拉曼特征谱带,判断出重组的人B淋巴细胞刺激因子(r-BAFF)固体粉末状态下构象全为β-折叠结构和β-回转结构,而在水溶液中的二级结构主要仍为β-折叠结构和β-回转结构,另外可能有少量的α-螺旋结构。同时对其侧链构象及环境也做了初步分析。     

金岛膜表面二硫双琥珀酰亚胺基丙酸酯分子吸附行为的表面增强红外光谱分析

二硫双琥珀酰亚胺基丙酸酯(dithiobis-succinimidyl propionate,DTSP)是一种重要的同源双功能偶联分子,广泛地应用于蛋白质在载体表面的共价固定。研究利用表面增强红外光谱分析了DTSP分子在真空蒸镀金岛膜表面的吸附特性。首先通过密度泛函理论对吸附于金表面的DTSP分子进行了结构优化,计算了该分子的振动模式和红外强度。表面增强红外吸收和变角偏振反射吸收测量结果表明TSP分子在金表面有序排列,其五元杂环平面与金表面法线成65°左右的二面角。此外,表面增强红外光谱还成功地监测到了TSP分子和Nα′,Nα″二(羧甲基)-L-赖氨酸在金表面的实时组装过程。     

银纳米颗粒对溶菌酶纤维化影响的浓度效应（英文）

纳米颗粒对蛋白质淀粉纤维化过程的影响机制对扩大其在生物学诊断和纳米药物应用中起到至关重要的作用.在本研究中,通过拉曼光谱结合原子力显微镜和硫磺素T荧光光谱实验研究不同浓度银纳米颗粒条件下的溶菌酶淀粉纤维化过程.利用四个具有代表性的拉曼光谱指标在分子水平上监测蛋白质的三级结构和二级结构的转化过程,如:Trp费米共振双峰(1340 cm~(-1)和1360 cm~(-1)),二硫键伸缩振动峰(507 cm~(-1)),N-Cα-C伸缩振动峰(933 cm~(-1)),以及酰胺Ⅰ谱带.结果证实银纳米颗粒对溶菌酶淀粉样纤维化动力学的浓度依赖性影响.在存在低浓度(17μg/mL)银纳米颗粒的情况下,纳米颗粒的静电相互作用可以稳定蛋白质的二硫键,并保护疏水残基(如:Trp残基)不易暴露于亲水环境中,从而导致形成无规则聚集体而不是原纤维.然而,在高浓度(1700μg/mL)银纳米颗粒的情况下,大量银纳米颗粒之间静电相互作用的竞争将导致溶菌酶自然二硫键的断裂,并形成Ag-S键.银纳米颗粒为蛋白质提供了相互作用的功能表面,在蛋白质α螺旋结构直接转变为有组织的β折叠结构中起到了桥梁的作用.本研究揭示了银纳米颗粒对鸡蛋清溶菌酶淀粉纤维化过程动力学的争议作用.