天冬酰胺二肽分子的酰胺-Ⅰ带与二级结构相关性

借助对结构敏感的振动探针(酰胺-Ⅰ带)探索天冬酰胺二肽在气相中结构与光谱特征的相关性。研究结果表明,天冬酰胺二肽处于不同构象时振动光谱参数表现出了显著的差异,酰胺-Ⅰ带吸收峰的频率、峰宽对多肽二级结构表现出了明显的特异性,为借助振动光谱探针探究多肽二级结构提供了必要的理论依据。     

赖氨酸二肽二级结构与振动光谱特性研究

利用量子化学方法,在B3LYP/6-31+G(d)水平上系统考察气相中赖氨酸二肽(lysine dipeptide,LYSD)分子骨架上对二级结构敏感的振动探针——酰胺-I带的振动光谱。通过势能分布(potential energy distribution,PED)分析方法对酰胺-I带振动模式进行指认,探究酰胺-Ⅰ带振动频率与二肽二级结构之间的相关性,为二肽构象态预测提供了有效途径。     

淀粉样纤维结构的侧链红外光谱探针研究

探讨了如何应用侧链红外光谱探针技术研究淀粉样纤维的微观结构。首先对淀粉样多肽和蛋白的侧链红外光谱探针标记方法进行了探讨。之后,我们深入讨论了如何通过对探针光谱区和酰胺Ⅰ带光谱区的联合分析构建淀粉样纤维的微观结构模型。我们还对应用红外光谱指认平行与反平行的beta-折叠结构的光谱判据以及指认红外光谱探针微观水化程度的光谱判据进行了论述。     

N-乙基丙酰胺在高浓度盐溶液中的超快二维红外光谱

β-多肽是由β-氨基酸组成的一类非天然多肽,具有丰富的二级结构。N-乙基丙酰胺(NEPA)是研究β-多肽骨架结构动力学的重要模型分子。解析NEPA在不同溶液环境下的超快结构变化,对研究β-多肽在不同条件下的结构分布及动态结构变化过程有着重要意义。我们选取酰胺-Ⅰ带为探针,利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱和超快二维红外(2DIR)光谱手段,研究了NEPA分别与高浓度(4.5mol·L~(-1))下的CaCl_2和MgCl_2之间的作用机制。本研究旨在阐明离子与NEPA酰胺单元的相互作用,为解释β-多肽在复杂溶液环境中的结构动力学提供实验依据。     

金属阳离子与β-肽骨架相互作用的振动光谱特征

盐溶液中,金属阳离子(如Na+和Mg2+等)与肽分子骨架的相互作用,在酰胺基团的振动光谱中能得到体现。本工作利用红外光谱实验、分子动力学模拟和量化计算方法,以酰胺-Ⅰ带和酰胺-Ⅱ带为探针,研究了上述金属阳离子与?-肽模型分子-氮乙基丙酰胺(N-ethylpropionamide,NEPA)分子骨架的作用。研究表明在盐溶液中,阳离子/阴离子/水分子之间形成复合物。作为阳离子配体的水分子与NEPA中的羰基氧之间存在动态相互作用,从而使得酰胺-Ⅰ带和酰胺-Ⅱ带的光谱发生劈裂。我们也讨论了酰胺NH与水合离子团簇的相互作用。     

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)。     

胶原调制磷酸钙矿化成核位点的红外光谱研究

对胶原、胶原 /CaCl2 、胶原 /羟基磷灰石等几种体系的红外光谱进行了比较研究。发现胶原矿化后 ,红外光谱中胶原的酰胺Ⅰ ,Ⅱ ,Ⅲ带的吸收强度显著降低 ,Ⅱ ,Ⅲ带接近消失 ,Ⅰ带发生红移现象。提出胶原中的羧基 (COOH )、羰基 (CO )为胶原矿化的两类成核位点 ,钙盐在成核位点上结晶。脱钙胶原(胶原 /羟基磷灰石经盐酸处理 )的红外光谱与纯胶原相似 ,酰胺Ⅰ ,Ⅱ ,Ⅲ带的吸收强度恢复正常 ,表明 :钙盐对胶原中酰胺基的影响是由于钙盐在该成核位点上结晶而导致的“包裹”作用。根据酰胺 3个吸收带的不同振动方式 ,用“包裹”作用解释了胶原 /钙盐复合物中 ,酰胺Ⅰ与Ⅱ ,Ⅲ带的降低程度不同的原因。分析了胶原 /磷酸钙生物矿化的作用机制。     

温度对鱼鳞胶原蛋白二级结构的影响

从草鱼鱼鳞中提取酶溶性胶原蛋白(PSC),通过SDS-PAGE电泳分析为典型Ⅰ型胶原蛋白且达到电泳纯。在此基础上利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和圆二色谱(CD)研究了温度对鱼鳞胶原蛋白二级结构的影响。FTIR分析表明：鱼鳞胶原蛋白具有典型的胶原蛋白特征吸收带,酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ带的特征吸收频率分别出现在1658,1552和1238cm-1处。随温度升高,酰胺A和酰胺B峰位向低波数移动,1658cm-1处吸收峰裂解成多个吸收峰;1552cm-1处的吸收峰在35℃微略红移,随后发生明显蓝移;1238cm-1处吸收峰随温度升高向低波数移动。在拉曼光谱中,胶原蛋白的酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ带的特征吸收频率分别出现在1669,1557和1245cm-1处,都较红外光谱的波数高;此外,921和855cm-1处脯氨酸的特征谱峰在拉曼光谱中体现出来。圆二色谱分析表明,胶原蛋白溶液在221.6和204.4nm分别有一正、负峰,具有典型胶原蛋白三螺旋结构的特征圆二色谱峰型。胶原蛋白冻干品的FTIR光谱和Raman谱线大都在35～60℃时发生波数和强度改变,而胶原蛋白乙酸溶液的CD谱线在20～35℃之间发生剧烈改变。由此可以判断胶原蛋白在固态和溶液状态下,变性温度存在一定差异,胶原蛋白冻干品比其乙酸溶液更稳定。     

[去-组氨酸~(35),去-甘氨酸~(40)]大鼠转化生长因子-α(34—43)的拉曼光谱

报导了粉末状结晶[des His~(35),des Gly~(40)]γ-TGF-α(34—43)的拉曼光谱。酰胺Ⅰ振动谱带在1669cm~(-1),酰胺Ⅲ振动谱带在1337、1262和1242 cm~(-1),硫—硫键的振动谱带在504cm~(-1),酪氨酸残基的特征谱带在847、830和642 cm~(-1)。它们定性地证明了肽链可能由β-回转和β-折叠织成,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扭式-扭式-扭式。据此提出了该肽链的结构模型。     

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。     

傅里叶变换红外光谱用于食管癌及癌旁正常组织结构的相关研究

应用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对43例食管癌及癌旁正常组织进行了分析,结果表明,食管癌组织和癌旁正常组织的红外光谱具有较大的差异:正常组织的红外光谱在1550 cm-1附近的酰胺Ⅱ带吸收峰相对较强,峰型高尖,与酰胺Ⅰ带的相对峰高比(I1647/I1550)在癌组织中比较高;正常组织中酰胺Ⅰ带的吸收峰峰位比癌组织的高1-6 cm-1;正常组织中1453 cm-1处的峰强大于1402 cm-1处,而在癌组织中则相反,1402 cm-1附近的吸收峰峰高大于1453cm-1处;癌组织中1080 cm-1附近的峰位和正常组织相比显得高而强,癌组织的相对峰高比(I1080/I1550)高于正常组织。说明傅里叶变换红外光谱法可以用于对良、恶性组织进行鉴别诊断,有希望发展成为肿瘤快速诊断的一种新方法。     

淀粉样纳米组装体结构的红外光谱探针研究

探讨了如何应用红外光谱探针技术研究淀粉样纳米组装体的微观结构和模型构建。我们首先讨论了如何通过对探针光谱区和酰胺Ⅰ带光谱区的联合分析获得淀粉样纳米组装体在四级结构和二级结构上的微观结构细节。之后我们探讨了如何利用这些重要的结构细节并结合其他一些辅助技术进行淀粉样纳米组装体的模型构建。     

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。     

鱼胶原蛋白肽与表没食子儿茶素没食子酸酯相互作用的研究

运用荧光光谱、红外光谱、圆二色谱和拉曼光谱等四种光谱手段, 研究了鱼胶原蛋白肽(FCP)与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)在水溶液中的相互作用。荧光结果表明: EGCG使FCP中的酪氨酸荧光强度减小, 促进了二酪氨酸的形成;FCP与EGCG能够形成FCP-EGCG非共价复合物, 同时, EGCG影响了FCP中酪氨酸的微环境。红外光谱分析表明: FCP具有胶原蛋白特征吸收带;EGCG的加入使3 281 cm-1处的吸收峰消失, 3 076 cm-1处的吸收峰红移, 表明EGCG影响了酰胺A带和酰胺B带;1 659和1 689 cm-1处的吸收峰蓝移, 1 547 cm-1处的吸收峰红移以及1 248 cm-1处吸收峰的消失, 表明FCP中酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带和酰胺Ⅲ带均受到EGCG的影响。圆二色谱分析表明: 添加EGCG后, FCP 222 nm处的负峰消失, 198 nm处的负峰依次红移至200和204 nm, 说明EGCG影响了FCP的二级结构。拉曼光谱分析结果表明: EGCG的加入影响了FCP中酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带和酰胺Ⅲ带的吸收;同时, EGCG的添加使863和932 cm-1处的峰红移, 前者峰强度降低, 后者峰强度大幅增加, 表明羟脯氨酸和脯氨酸均参与了与EGCG的结合, 且EGCG浓度的增加使更多的脯氨酸暴漏。     

鱼胶原蛋白肽与表没食子儿茶素没食子酸酯相互作用的研究

运用荧光光谱、红外光谱、圆二色谱和拉曼光谱等四种光谱手段,研究了鱼胶原蛋白肽(FCP)与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)在水溶液中的相互作用。荧光结果表明：EGCG使FCP中的酪氨酸荧光强度减小,促进了二酪氨酸的形成;FCP与EGCG能够形成FCP-EGCG非共价复合物,同时,EGCG影响了FCP中酪氨酸的微环境。红外光谱分析表明：FCP具有胶原蛋白特征吸收带;EGCG的加入使3 281 cm-1处的吸收峰消失,3 076 cm-1处的吸收峰红移,表明EGCG影响了酰胺A带和酰胺B带;1 659和1 689 cm-1处的吸收峰蓝移,1 547 cm-1处的吸收峰红移以及1 248 cm-1处吸收峰的消失,表明FCP中酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带和酰胺Ⅲ带均受到EGCG的影响。圆二色谱分析表明：添加EGCG后,FCP 222 nm处的负峰消失,198 nm处的负峰依次红移至200和204 nm,说明EGCG影响了FCP的二级结构。拉曼光谱分析结果表明：EGCG的加入影响了FCP中酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带和酰胺Ⅲ带的吸收;同时,EGCG的添加使863和932 cm-1处的峰红移,前者峰强度降低,后者峰强度大幅增加,表明羟脯氨酸和脯氨酸均参与了与EGCG的结合,且EGCG浓度的增加使更多的脯氨酸暴漏。     

疼痛相关神经肽Substance P改变肿瘤细胞组分的同步辐射显微红外光谱成像研究

疼痛是肿瘤患者最常见的症状之一,长期以来,临床肿瘤治疗过程中对于疼痛症状的控制仍然不能得到足够的重视。疼痛促进肿瘤的作用机制也尚未得到全面的解析。Substance P(SP)作为介导疼痛的神经肽在癌痛患者血清中高表达。通过同步辐射显微红外光谱成像对SP刺激后的肿瘤细胞进行红外光谱采集分析,以期揭示疼痛促进肿瘤的可能机制。结果显示在乳腺癌细胞系MDA-MB-231, MCF-7及肺癌细胞系A549, SPCA-1中,反映蛋白质二级结构的酰胺Ⅰ在1 655 cm~(-1)附近的吸收峰发生蓝移,说明SP刺激肿瘤细胞可能引起肿瘤细胞蛋白质二级结构的改变。在MDA-MB-231和A549细胞系中,光谱1 500～1 600 cm~(-1)波段和1 600～1 700 cm~(-1)中酰胺Ⅰ吸收峰和酰胺Ⅱ吸收峰也显著下降,说明在这两种细胞系中,肿瘤细胞的蛋白质表达也出现明显降低。A549细胞系中,光谱1 070～1 090cm~(-1)区段和1 230～1 250cm~(-1)中磷酸二酯基团的正反伸缩振动峰位蓝移,表明疼痛介质SP刺激A549细胞系还影响了该细胞系核酸的结构,提示SP可能引起肿瘤细胞抑癌基因的损伤及癌基因的激活。同步辐射显微红外光谱通过对单一肿瘤细胞的光谱成像分析,揭示了持续性疼痛症状通过神经递质的释放影响肿瘤细胞的生物学活性,可能是通过改变肿瘤细胞内蛋白质及核酸的结构实现的。光谱学结果显示,疼痛等不良症状的存在,疼痛相关物质的释放可能影响肿瘤细胞内蛋白质结构和表达及肿瘤细胞核酸变化,对肿瘤的治疗产生不利影响。提示在临床肿瘤治疗过程中,不仅需要重视对肿瘤细胞的杀灭,更需重视对周边症状的对症控制。     

蜡样芽孢杆菌的二阶导数红外光谱研究

采用傅里叶变换红外光谱非破坏性地分析了蜡样芽孢杆菌,在获得完整全细胞组分的红外光谱信息基础上,进行了二阶导数光谱转换。结果表明,根据二阶导数光谱特征吸收峰可区分蜡样芽孢杆菌细胞的荚膜、芽孢、贮能物质等特殊结果物质。以1 654 cm-1附近的α-螺旋结构的蛋白酰胺带吸收峰与在1 601和1 403 cm-1附近显示的强羧基伸缩振动吸收峰可探测到细胞荚膜结构;根据1 617,1 372和1 569 cm-1附近的吡啶二羧酸(DPA)的吸收峰可认定细胞内芽孢的存在;此外,可在二阶导数红外谱图中同时找到多聚β-羟基丁酸(PHB)细胞粒、荚膜、芽孢的吸收峰。由二阶导数红外光谱可分辨重叠光谱来探测细胞多种结构物质,为从分子生物学与细胞生物学角度,为研究蜡样芽孢杆菌提供参考信息。     

应用红外光谱技术研究中药水蛭的炮制过程

考察水蚝炮制前后化学成分产生的变化,文章采用红外光谱(FTlR)二维相关红外谱图(2D-IR)对中药水蛭鲜品和制品进行了研究.结果表明:水蛭具有明显的酰胺Ⅰ和Ⅱ带蛋白质特征峰,其中鲜品的酰胺Ⅱ带吸收峰在1543 cm-1,而生品和炮制品的向低频位移至1 535cm-1;采用热微扰模拟水蛭炮制过程并分析水蛭的2D-IR,结果显示水蛭鲜品中的酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅱ带的自动峰的强度比炮制品的更为显著.说明水蛭在炮制过程中蛋白质的空间构象破损、氢键断裂,导致变性失活,部分脂肪酸和甾醇类组分在炮制中发生氧化分解.     

航天诱变育种甜椒品系的红外光谱分析

首次采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对航天诱变育种甜椒品系种子和一般大田生产的甜椒品种种子进行了对比研究,比较了它们红外光谱的异同。甜椒种子的红外光谱主要由蛋白质的吸收带和碳水化合物的吸收带组成。航天育种的两个甜椒品系种子(SP11和SP18)红外光谱的主要吸收峰的峰位、峰形与普通甜椒品系种子相同,表明经航天诱变的甜椒其主要化学成分和基本结构并未发生变化。太空甜椒种子,在2 854,1 652, 1 542以及1 160～1 062 cm-1范围内的吸收都较普通甜椒种子增加。2 855 cm-1峰是CH₂—伸缩振动,1 652 cm-1处的吸收峰为酰胺Ⅰ带,是CO的伸缩振动峰,1 542 cm-1的吸收峰是酰胺Ⅱ带,是N—H的弯曲振动和C—N的伸缩振动,1 160 cm-1处的峰可能为碳水化合物的C—O的伸缩振动引起。表明航天诱变使甜椒种子的蛋白质和碳水化合物含量增加。     

应用FTIR直接测定法鉴定大豆的品种

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)法测定了8个不同大豆品种的子叶及外表皮的红外光谱,对他们的红外光谱进行了分析,并对其吸收峰进行了归属。通过对各谱图的比较分析发现,不同的大豆品种的红外吸收峰形及峰强有所区别。结果表明： 不同的大豆品种的FTIR有明显的差别,特别是1 800～1 200 cm-1范围内有较大的差异,它反映的主要是蛋白质分子的酰胺Ⅰ带及酰胺Ⅱ带附近,这可能是源于基因的差异。因此FTIR法可用于不同大豆品种的鉴别。