金属离子导致的丝素蛋白的构象转变

蚕丝和蜘蛛丝的优异力学性能一直是科学家们关注的课题^[1-3]。近年来,在蚕丝蛋白结构及其构象方面的研究取得了许多进展^[3-5]。在蚕的腺体中丝素蛋白的构象为silk I（主要是无规线团为主,还有少量的β－转角,α螺旋等）,而在纤维状的丝中为silk Ⅱ（主要是β折叠）。金属离子在蚕叶丝过程中的作用也一直是一个人们关心的问题。Chen等^[6]在研究丝胶（包附在丝素蛋白表层的另外一种蛋白）时发现,在一定pH条件下,Ni^2 离子通过四配位的螯合作用诱导丝素蛋白β折叠的形成。并且,Viney等^[7]根据电感耦合等离子体（ICP－MS）技术推测Ca^2 的增加能使β折叠的形成加速。     

时间分辨红外光谱对丝蛋白膜构象转变动力学的研究——再生蚕丝蛋白膜在高浓度醇溶液中的构象转变

运用时间分辨红外光谱研究再生蚕丝蛋白膜在高浓度醇溶液中(醇含量≥90％) 的构象转变过程．研究结果表明，丝蛋白膜在纯甲醇中可以发生构象转变，但是在 纯乙醇和纯异丙醇中却几乎不能发生构象转变．进一步研究发现，当乙醇和异丙醇 溶液中的水含量达到7％—8％时，丝蛋白开始发生构象转变．在研究的醇溶液浓度 范围中，丝蛋白发生构象转变的速率随醇溶液中水含量的增加而增大．根据实验结 果，认为丝蛋白膜在溶液体系中(无论是有机溶剂溶液还是离子溶液)发生构象转变 ，膜的溶胀是一个前提因素，其原因在于溶胀可使分子链获得运动的空间，从而通 过氢键重组而发生构象转变．     

丝素蛋白的构象转变

丝素蛋白的构象转变于同隐，张胜，邵正中（复旦大学高分子科学系和聚合物分子工程开放实验室，上海，２００４３３）关键词丝素蛋白，构象转变，扫描隧道显微镜桑蚕丝素蛋白是生丝的主要组分。蚕在作茧时，将体内水溶性的丝素蛋白排出体外，成为不溶性的茧丝，这一过程既...     

丝蛋白纤维机理的模型——应力作用下丝蛋白构象的转变

本文用喇曼(Raman)光谱和X-射线衍射等手段研究了桑蚕吐丝过程中丝腺体不同部位的丝蛋白的构象变化。发现随应力增加,从前部丝腺开始,丝蛋白产生了β-折叠构象。通过将丝蛋白直接在拉力机上拉伸,用Raman光谱等手段检测,详细研究了在不同拉伸条件下丝蛋白构象的变化,在微观层次上揭示了丝蛋白在应力作用下变性的全过程,并提出了相应的转变模型。     

姜黄素抑制金属离子诱导的丝素蛋白构象转变及其作用机理

以丝素蛋白(SF)为神经退行性疾病相关蛋白的模型蛋白, 分析了姜黄素(Curcumin)对Zn(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)离子诱导的丝素蛋白构象转变的干预作用及其作用机理, 试图探讨姜黄素在神经退行性疾病中的预防与治疗作用. 结果表明, 姜黄素可通过与Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)离子络合, 干预金属离子诱导的丝素蛋白构象转变, 并且所形成的络合物Cu(Ⅱ)-Curcumin可抑制丝素蛋白的构象转变, 但是Zn(Ⅱ)-Curcumin络合物不具有这种能力. 因此, 基于姜黄素对于金属离子诱导的丝素蛋白构象转变具有良好的干预作用, 可以将姜黄素作为神经退行性疾病预防和治疗的潜在候选药物.     

蚕丝中蛋白构象含量与其力学性质间的关系

丝蛋白 (Ｆｉｂｒｏｉｎ)是一种具有优异力学性能的天然有机高分子材料 ,蚕丝是最具代表性的一种 .它既有较高的强度 ,又有较强的韧性 ,其强度甚至超过钢丝 .但蚕丝具有如此优异力学性能的机理还不很清楚[1～ 3 ] .通常认为在丝蛋白中有 3种二级结构 (构象 ) ,即α 螺旋 (α ｈｅｌｉｘ) ,β 片层 ( β ｓｈｅｅｔ)和无规线团 (Ｒａｎｄｏｍｃｏｉｌ) [4,5] .α 螺旋是由链内氢键引起的蛋白结构 ,而 β 片层是由链间氢键引起的蛋白结构 .但有研究表明[3 ,6] ,丝蛋白中还存在另一种由 4个氨基酸残基组成的发夹式结构 :β 转角 ( β ｔｕｒｎ)…     

铁和锰对桑蚕丝蛋白构象转变的影响

采用电感耦合等离子体质谱和原子吸收光谱对桑蚕丝腺体和蚕茧丝中Fe和Mn的含量进行表征, 同时采用拉曼光谱研究Fe(III)和Mn(II)对高浓度再生桑蚕丝蛋白水溶液中丝蛋白构象的影响. 研究结果表明, 桑蚕丝纤维中Fe的含量高于其在丝腺体中的含量, 而Mn的含量则相反. 在丝腺体中, Fe的含量从丝腺体的后部到前部逐渐增加; 但Mn含量的变化趋势与Fe不同, 它在丝腺体中部的含量最低. Fe(III)能够诱导丝蛋白的构象由无规线团和/或螺旋结构向β-折叠转变, 但是Mn(II)对丝蛋白的构象没有明显的影响.     

时间分辨红外光谱对丝蛋白膜构象转变动力学的研究：不同碱金属离子对蜘蛛丝蛋白膜构象转变的影响

运用时间分辨红外光谱对碱金属盐溶液诱导发生的蜘蛛丝蛋白膜的构象转变过 程进行跟踪研究。结果表明虽然构象转变速率为NaCl>KCl>LiCl，但是在最终完成 构象转变的丝蛋白膜中β－折叠结构的比例却是KCl>LiCl>NaCl。综合膜的构象转 变速率和程度，可以认为在三种碱金属盐中，KCl最有利于丝蛋白的构象转变，这 与钾在蜘蛛吐丝过程中起重要作用的观点（即发现在丝腺体中的丝蛋白胶状物，越 靠近吐丝口，钾离子含量越高）相吻合。同时根据对构象转变动力学数据的分析， 认为蜘蛛丝蛋白膜的构象转变由快速两相组成，其中较快相（相应时间常数为 5min左右）对应于链段运动引起的构象转变，而较慢相（相应时间常数为50min左 右）则对应于整根大分子链的运动引起的构象转变。     

羟丙基甲基纤维素诱导丝素蛋白的构象转变

制备了羟丙基甲基纤维素 (HPMC)和丝素蛋白 (SF)的共混膜 ,用FTIR ,XRD和DSC方法对共混膜的结构进行了表征 ,讨论了HPMC对SF的构象转变作用 ,结果表明 ,HPMC能够有效的诱导SF的构象转变 ,HPMC的比例是影响SF的构象转变程度的重要因素 .当混入 3%～ 10 %HPMC时 ,SF的构象存在由无规线团或SilkI向SilkII(β 折叠 )的转变 ,当加入 7%HPMC时 ,β 折叠构象的比例最大 .从红外分析可知 ,构象转变是由于适量的HPMC与SF混合形成了二者之间的分子间氢键所致 .对不同比例的共混膜测定其在水中的溶出率 ,结果显示当HPMC的比例为 7%时SF几乎不溶于水     

pH值对丝素蛋白构象转变的影响

模仿家蚕吐丝过程中伴随丝素蛋白自然脱水的纤维化过程,研究了再生丝素蛋白在各种pH值的磷酸盐缓冲溶液体系中自然干燥脱水成膜后的构象转变.利用激光拉曼散射光谱及其二维相关光谱,定性分析了丝素蛋白酰胺区(1600～1700cm^-1)散射峰的相关组成及结构.在此基础上,利用¹³CCP-MAS固体核磁共振谱对丝素蛋白丙氨酸C_β峰(δ14.5～22)进行了解析拟合.从而确定了体系中与Silk及Silk构象相关的组成含量与pH值的关系.结果表明,pH=5.2的酸性溶液有利于蚕丝丝素蛋白从Silk向Silk构象转变,而中性与碱性溶液(pH=6.9和8.0)则对丝素蛋白的构象转变影响甚小.     

由分子间氢键导致的丝素构象转变的FT-IR研究

用FT－IR研究发现，在丙烯腈与丙烯酸甲酯的共聚物（PANMA）与聚L-丙氨酸（PLAL）的共混体系中，丝素（SF）与PANMA的共混体系及SF与聚丙烯酸钠（NA）的共混体系中，含有羰基或其它极性基团的高分子与SF形成强弱不等的氢键．由于氢键的形成,使SF分子不得不调整自身的构象，从而引起其构象转变．讨论了可能的分子间氢键的结构．     

Mechanism of Conformational Transition of Silk Fibroin in Alcohol-water Mixtures

Circular dichroism, intrinsic fluorescence of protein and exogenous fluorescence probe of 8‐anilino‐1‐naphtha‐ lenesulfonic acid hemimagnesium salt (ANS) was used to investigate the mechanism of conformational change of silk fibroin (SF) in aqueous alcohol including methanol and ethanol. The conformational transition of SF from random coil to β‐sheet was found to be of a close relationship with the microstructure of the solvent. The alcohol‐water mixture at low concentration had little effect on the solvation of the peptide unit, as the inherent water structure was conserved. At high alcohol concentration, the transition from the tetrahedral‐like water structure to the chain‐like alcohol structure in the mixtures induced a β‐sheet conformation of SF, as a result of the formation of intramolecular hydrogen bond between the peptide units in order to eliminate the thermodynamic unfavorite from the contact to the solvent molecules. Meanwhile, the aggregating of hydrophobic side chains was decreased by the alcohol via the destruction of hydrogen bond network of water by alcohol and the binding of alcohol to hydrophobic group.     

静电纺制备丝素蛋白纳米纤维及其复合纳米纤维的研究进展

将生物材料通过静电纺丝制备成的纳米纤维,具有比表面积大、空隙率高、生物相容性好等优点,因此得到广泛研究。本文主要综述了近年来国内外静电纺丝制备丝素蛋白纳米纤维的研究现状,重点介绍了采用不同溶剂制备的纯丝素蛋白纳米纤维和丝素蛋白与其它材料复合制备的丝素蛋白复合纳米纤维,并展望丝素蛋白纳米纤维潜在的应用前景。     

天然蚕丝丝素蛋白的乳化活性

采用不同油相制备了系列丝素蛋白乳液, 研究了丝素蛋白浓度、 油相体积分数和油相极性对丝素蛋白的乳化活性指数、 丝素蛋白乳液的稳定性和类型及乳液液滴的微观形态、 粒径与zeta电位的影响, 探讨了丝素蛋白的乳化活性和乳液稳定机制. 结果表明, 丝素蛋白具有两亲性和表面活性, 可在油水界面富集并形成稳定的黏弹性保护膜; 丝素蛋白的乳化活性随其浓度的增大而减小, 随油相体积分数的增大而增大; 丝素蛋白浓度和油相体积分数的增加可提高稳定乳液体积分数.     

蚕丝蛋白的结构和功能

较为全面地综述了最近几十年国内外关于蚕丝蛋白的组成，结构，性能及其应用的研究和作者课题组十几年在蚕丝蛋白方面的工作。