静电力驱动蛋白质在疏水蛋白表面的吸附

疏水蛋白是丝状真菌产生的一种外泌蛋白质, 它们可以在不同表面形成双亲性蛋白膜. 疏水蛋白也是一种优良的蛋白质固定化基质, 然而蛋白质在疏水蛋白表面吸附的驱动机制却是未知的. 本文系统研究了不同pH和离子浓度下蛋白质在疏水蛋白表面的吸附. 首先, 用石英晶体微天平技术研究了不同pH和离子浓度下, Ⅰ型疏水蛋白HGFI和Ⅱ型疏水蛋白HFBI在聚苯乙烯表面的吸附. 结果发现, pH和离子强度对HGFI在聚苯乙烯表面的吸附影响较大, 对HFBI的吸附影响与HGFI相比则较小; HGFI在聚苯乙烯表面主要形成的是弹性膜, 而HFBI在聚苯乙烯表面主要形成的是刚性膜. 随后又研究了不同pH和离子浓度下牛血清白蛋白(BSA)和亲和素(Avidin)在HGFI和HFB上吸附, 结果表明, pH和离子强度对BSA和Avidin在HGFI和HFB上吸附有显著影响, 说明BSA和Avidin在两种疏水蛋白上吸附的主要驱动力为静电力. 本文研究结果为实现疏水蛋白表面可控地固定蛋白质提供了理论指导.     

光度法测定食品中微量铜

铜是人体必需的微量元素,存在于血浆铜蓝蛋白、超氧化物歧化酶、细胞色素C氧化酶等。含铜酶在新陈代谢过程中表现出多种多样的生化功能。如运送氧气、O2^-的歧化、Fe^2＋的氧化、包括细胞色素C在内的有机底物氧化、单氧合作用以及电子传递,但摄入过量的铜盐将导致严重的健康问题。近年由于农业上大量使用含铜杀虫剂和除霉剂,加上工业“三废”的污染,使许多食品中铜含量超标。     

浅谈纳米酶的高效设计策略

作为纳米尺度的新效应,纳米酶因其优异的材料性能和酶学特性引起了研究人员的广泛关注,并在分析检测、疾病诊断治疗、环境监测保护等领域展现出独特的魅力。然而,在过去的几十年中,受限于纳米材料复杂组分和模糊的催化位点等,如何高效设计纳米酶一直是纳米酶领域亟待解决的关键问题之一。本文综述了目前纳米酶高效设计的几种策略,如高通量计算筛选、理性设计和仿生设计,并重点阐述了金属有机框架仿生设计中构效关系的研究。最后,对纳米酶高效设计的未来发展进行了展望。     

仿生控冰材料用于细胞及组织的冷冻保存

冷冻保存是将细胞、组织或器官等生物样品置于超低温环境中, 使其代谢速率大大降低甚至停止, 以达到长期存储的目的, 并能在解冻后恢复其生理功能的科学与技术. 冷冻保存是当前实现生物样品长期存储的唯一有效手段, 是细胞治疗、再生医学以及器官移植等先进医疗技术充分发展的关键瓶颈之一. 然而, 由于细胞、组织中的含水量可高达70%~90%, 在不添加冷冻保护剂的情况下, 降温及复苏过程中伴随的冰晶损伤、渗透压失衡及溶质过度积累等必然会导致冻存失败. 传统冷冻保存策略通过大量使用二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide, DMSO)等能与水形成氢键的有机小分子置换出部分胞内水分, 有效避免了胞内形成大冰晶及溶质过度积累等不利因素, 使细胞得以成功冻存. 然而, 该类小分子已被证实破坏蛋白质结构、胞间连接, 并且具有表观遗传毒性; 同时, 传统的冻存策略很难用于组织器官冻存. 因此冷冻保存科学与技术急需冷冻保护材料(剂)的创新, 以摒弃有毒小分子的大量使用, 实现细胞、组织及器官的安全高效冻存. 控冰蛋白是在极寒地区生物体内发现的一类高效冰晶成核与生长控制剂, 可以保护生物不受冰冻损伤. 揭示控冰蛋白作用机制将为仿生构筑高效控冰材料, 开发新型控冰冷冻保存剂提供全新的思路. 本综述将简单回顾冷冻保存的发展历史, 评述传统冷冻保存策略的优缺点; 从新型仿生控冰冷冻保护剂的研究出发, 重点阐述近几十年来控冰蛋白控冰机制的研究进展、仿生控冰材料的创制及其在冷冻保存中的应用; 最后将进一步展望仿生控冰冻存材料未来的发展方向.     

糖基化在新型冠状病毒侵染中的机制及药物研发中的应用

冠状病毒(Coronavirus, CoV)是一类具有包膜的正股单链RNA病毒,可感染人类和多种动物。2019年末,一种新的β-冠状病毒SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2)开始在人际间传播,该病毒引发的疾病“COVID-19”(Coronavirus disease 2019)对全球公共卫生构成严重威胁。糖基化是一种存在于蛋白质上的翻译后修饰,可影响蛋白质的折叠、稳定性及和受体之间的结合等,研究表明SARS-CoV-2包膜中的病毒嗜性决定因子-刺突蛋白(Spike,S)及宿主细胞上的主要受体血管紧张素转化酶2(Angiotensin-converting enzyme 2, ACE2)均为高度糖基化蛋白。为探明糖基化修饰在SARS-CoV-2病毒侵染及与宿主免疫应答中的作用,本文综述了该病毒的侵染机制,体外重组病毒S蛋白和宿主受体ACE2的糖基化类型及糖基化对病毒与宿主相互作用的影响,并提出基于糖基化的COVID-19诊断和药物研发新策略。     

金属卟啉-Sn网络可控非共价功能化碳纳米管的制备及蛋白吸附应用

本工作通过简便的一锅溶剂热法, 发展一种卟啉一步金属化且与Sn桥连形成的配合物网络非共价功能化的多壁碳纳米管复合材料(MMPT), 以增强对蛋白质的吸附. 在溶剂热条件下, Sn进入中位-四(4-羧基苯基)卟吩(TCPP)大环使卟啉金属化形成SnTCPP, 同时Sn作为交联剂桥连多壁碳纳米管(MWCNTs)表面的SnTCPP分子, 通过配位自组装形成均匀连续的SnTCPP-Sn网络壳层, 而无需对TCPP和/或MWCNTs进行任何的修饰. 在这种合成策略下, 通过调整MWCNTs/TCPP的比例, 实现了卟啉层厚和位点密度的可控. 并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及其能量色散X射线能谱(EDS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis spectrophotometer)、傅里叶变换红外分光光度计(FT-IR spectrophotometer)、zeta电位等对所得MMPT的结构和性能进行了全面的表征. 在最佳的碳纳米管比例和吸附条件下, MMPT对牛血清白蛋白(BSA)表现出较好的吸附性能, 此外, MMPT对其他蛋白质如牛血红蛋白(BHb)和溶菌酶(Lyz)也表现出良好的吸附亲和力, 使得其在蛋白吸附、药物递送、传感等方面具有广泛的应用前景.     

新型介孔Fe-N-C阴极催化剂用于微生物燃料电池

使用空气阴极的微生物燃料电池(MFC)能够在回收转化污水产生电能的同时直接利用空气中的氧气从而具有较大的应用前景。因此,阴极良好的氧还原(ORR)反应能力对MFC产电性能起到至关重要的作用。目前铂是公认的ORR性能最好的催化剂,但其价格昂贵,且易受微生物代谢毒化,不适合应用在MFC中。越来越多的研究集中在有良好的催化活性和稳定性的碳质ORR催化剂上。本文利用蛋白核小球藻作为ORR催化剂前驱体提供氮源和碳源,同时通过高温碳化引入铁元素掺杂制备出Fe-N-C ORR催化剂,研究对比了掺杂剂铁元素的价态对催化剂ORR性能的影响。实验得出三价铁直接碳化作为铁源的ORR催化剂获得了丰富的介孔结构,表现出更好的催化活性,在MFC中获得了更高的产电性能。     

结合高光谱图像的光谱和纹理信息预测羊肉可溶性蛋白和GSH含量

可溶性蛋白和谷胱甘肽（GSH）是羊肉重要的生理生化指标，是衡量机体抗氧化能力大小的重要因素，传统检测方法程序复杂，检测费时。为此应用可见-近红外（400～1 000 nm）高光谱成像技术实现可羊肉可溶性蛋白和还原性谷胱甘肽（GSH）含量无损、快速检测。首先，对采集的180个羊肉样本的原始光谱信息采用4种方法进行预处理，再运用竞争自适应加权算法（CARS）、区间变量迭代空间收缩算法-迭代和保留信息变量法（iVISSA-IRIV）进行特征波段的提取。同时使用灰度共生矩阵法（GLCM）提取贡献率最高的主成分图像的纹理信息。最后将优选出的预处理方法和特征波长信息作为光谱信息和光谱-纹理融合信息分别结合多元线性回归（MLR）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）模型建立羊肉可溶性蛋白和谷胱甘肽含量的预测模型。结果显示未经预处理的原始光谱建立的羊肉可溶性蛋白含量PLSR模型效果最佳，其R_c和R_p分别为0.875 7和0.854 7；采用SNV法预处理后光谱建立的羊肉GSH含量PLSR模型效果最佳，其R_c和R_p分别为0.804 8和0.826 5。利用iVISSA-IRIV共筛选出31个特征波长，建立的羊肉可溶性蛋白LS-SVM模型的R_c和R_p最优，分别为0.914 6和0.881 8；同时利用iVISSA-IRIV筛选出29个特征波长，建立的羊肉GSH-MLR模型的R_c和R_p最优，分别为0.844 6和0.870 5。最终经光谱特征信息和图谱信息融合模型对比发现，建立iVISSA-IRIV-LS-SVM模型对羊肉可溶性蛋白预测效果最佳，其R_c和R_p分别为0.914 6和0.881 8；利用SNV-iVISSA-IRIV法提取的光谱特征信息与纹理信息融合建立的MLR模型为预测羊肉GSH含量的最优模型，其R_c和R_p分别为0.849 5和0.890 4。利用最优iVISSA-IRIV-LS-SVM和iVISSA-IRIV-MLR模型和成像处理方法，结合伪色彩图像直观的表示羊肉样本的可溶性蛋白和GSH含量的空间分布情况。研究结果表明利用高光谱图像的光谱和纹理信息能够用来预测羊肉可溶性蛋白和GSH含量。