藻胆体核心复合物结构与功能的研究(Ⅱ)──4种变藻蓝蛋白复合物发色团相互作用机制

从螺旋藻藻胆体中分离出4种不同结构和光谱形式的变藻蓝蛋白复合物APⅠ、APⅡ、APⅢ和APB, 利用吸收光谱、荧光光谱比较了三聚体和单体的光谱特性, 通过对吸收光谱的光谱解曾以及各组分的归属, 研究了变藻蓝蛋白复合物内各色团间相互作用的性质和在能量传递中的功能.结果表明, 复合物内色团间的作用关系可以用Forster偶极-隅极作用机制来解释, 由于连接蛋白和同源亚基的存在影响其结构的对称性, 进而影响各色团间相互作用的形式和性质.     

螺旋藻藻胆蛋白的荧光寿命、量子产率及其光谱学特性

具有不同聚集态的藻胆蛋白有着不同的摩尔消光系数。这些聚集态决定了引起各藻胆蛋白之间光谱特性差别的藻蓝胆素发色团的构象。研究结果表明,在高聚态的C-藻蓝蛋白和变藻蓝蛋白中,由蛋白质——发色团之间相互作用调制的发色团的构象,对太阳能的吸收和激发能转移到光合反应中心的过程可能有重要作用。     

变藻蓝蛋白中能量传递过程的计算机模拟

藻胆体的变藻蓝蛋白 (allophycocyanin ,APC)核外联天线杆 ,内接光合反应中心 ,在能量传递中起着承上启下的作用 .根据X射线晶体结构数据和变藻蓝蛋白亚基的吸收和荧光光谱 ,以计算机模拟方法研究变藻蓝蛋白单体和三聚体中的能量传递过程 .计算结果表明 :变藻蓝蛋白单体中两个亚基之间能量传递性质与C 藻蓝蛋白 (C phycocyanin ,C PC)相似 ;而在三聚体时则与C 藻蓝蛋白三聚体有根本的区别 .无论什么聚集态 ,C 藻蓝蛋白中β84色团总是主要的荧光发射体 ;而在变藻蓝蛋白中α84则成为主要的荧光发射体 .这与C 藻蓝蛋白中能量传递的基本单元是六聚体而在变藻蓝蛋白中为三聚体的事实一致 .由此可以推断变藻蓝蛋白中 2个三聚体是以α84相接的面面接近方式 ,因而 2个三聚体间能量传递主要靠α84色团实现 .变藻蓝蛋白这种特殊性是保证其高效传能功能的关键     

一种基于钝顶螺旋藻藻蓝蛋白荧光猝灭法的汞离子传感新方法

采用反复冻融细胞破裂法、硫酸铵分级盐析以及羟基磷灰石柱层析,从钝顶螺旋藻中提取出高纯度的藻蓝蛋白样品,纯度(A62a/A280)达4.1.该蛋白的紫外-可见吸收光谱表明其特征吸收峰为280、360、620nm,荧光光谱表明其最大发射波长为650 nm.以该藻蓝蛋白为荧光探针,发展了一种基于荧光猝灭法的Hg2检测新方法.并考察了缓冲体系、缓冲液pH值、反应时间、温度以及藻蓝蛋白的浓度等因素对汞离子检测的影响,在0.05 mol/L、pH7.5的磷酸二氢钾-磷酸氢二钠缓冲液中,当藻蓝蛋白浓度为3 mg/L、反应时间为30 min、反应温度为30℃时,该方法的线性范围为0.1～10μmol/L,检出限为0.056 μmol/L.该方法表现出良好的汞离子传感选择性,而且当干扰离子与汞离子的浓度比为40∶1时,多种共存离子对汞离子的检测影响较小.该方法荧光探针提取容易,价格低且环境友好,具有较高的灵敏度和较好的重现性.     

阴离子交换和羟基磷灰石色谱从螺旋藻中提纯藻胆蛋白的研究

本文采用离子交换层析和羟基磷灰石吸附层析技术从螺旋藻中提取纯化得到藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白。通过比较 ＡＮＸ Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ４ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ（ｈｉｇｈ ｓｕｂ／ｌｏｗ ｓｕｂ）、 ＤＥＡＥ Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ和 Ｑ Ｓａｐｈａｒｏｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ等阴离子交换树脂的动态吸附容量以及目标产品的纯度,选用 ＤＥＡＥＳｅｐｈａｒｏｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ作为层析介质．对离子交换的产物进行了电泳分析,藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的等电点接近,电迁移速率相似。采用羟基磷灰石吸附技术对藻胆蛋白混合物进一步分离纯化,分别得到了藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的纯品,经等电聚焦实验验证显示为均一组成。     

甜菜碱与藻胆蛋白超分子复合体相互作用的分子机制

甘氨酸甜菜碱是具有重要生物学意义的生物小分子,它可以保护细胞、蛋白和酶的结构功能完整性,也会导致蛋白超分子结构松散、功能钝化,这两种相反作用的分子机制尚不清楚．本文以超分子藻胆蛋白和藻胆体为模型,证明甜菜碱导致超分子藻胆体结构松散、各组份能量失耦合,最敏感的作用位点是核．膜连接多肽,其次是杆一核连接多肽．C－藻蓝蛋白三聚体与单体对甜菜碱的相应完全不同,前者结构松散而后者相对聚集．甜菜碱屏蔽静电吸引力导致结构松散但强化基元蛋白之间的疏水作用力是两种相反现象的本质,甜菜碱最终导致C－藻蓝蛋白三聚体和单体相同的光谱特征是两种机制的“折中”．     

蓝菌(Westiellopsis prolofica)中C-藻蓝蛋白的光谱学特性及其能量传递过程

本文通过吸收光谱、激发光谱、荧光光谱、荧光激发偏振光谱、荧光偏振光谱和光谱解叠的方法,研究了蓝菌(Westielllopsis prolifica)中C-藻蓝蛋白单体和三聚体的光谱学特性及其发生在其中的能量传递过程。在三聚体中发现了能量逆传递的迹象,并建立了能量双向传递的能级模型,很好地解释了实验所观察到的现象。     

光谱法研究硝苯柳胺与钥孔戚血蓝蛋白的相互作用

采用荧光光谱和紫外吸收光谱研究了不同温度下硝苯柳胺与钥孔戚血蓝蛋白(KLH)的相互作用.结果发现,KLH的特征荧光峰猝灭,硝苯柳胺对KLH的荧光猝灭机制属于静态猝灭;由Lineweaver-Burk方程计算出不同温度下硝苯柳胺与KLH之间的结合常数K分别为3.81×104 L/mol (25 ℃)和3.01×104 L/mol (37 ℃);由Van′t Hoff方程计算出ΔH和ΔS平均值分别为-15.09 kJ/mol和37.055 J mol -1 K -1,二者之间的作用力主要为静电作用力;该过程是一个熵增加、Gibbs自由能降低的自发分子间作用过程;根据Frster非辐射能量转移机制求得给体与受体间的结合距离r为4.61 nm,能量转移效率为0.0403.同步荧光光谱表明,硝苯柳胺能够被血蓝蛋白存储和转运, 但结合时对蛋白构象有一定影响.     

藻蓝蛋白对Au(Ⅲ)原位还原与纳米Au(0)形成动态过程的谱学研究

在4℃、避光条件下,将藻蓝蛋白(PC)与AuCl₃作用,通过UV、FS、FT-IR等谱学方法研究了PC与Au(Ⅲ)作用的动态过程,结果显示:PC在615nm的特征吸收峰强度明显减弱,并随Au(Ⅲ)浓度增加和时间延长单调降低;PC的荧光发射峰和荧光激发峰也均呈现衰减趋势.同时通过TEM观察到纳米Au(0)粒子形成,纳米金基本呈球形,有较窄的分布尺寸,粒径在20 nm左右,均匀地分散于PC中,这是PC原位还原Au(Ⅲ)所形成的.     

几个荧光蛋白发色团双光子吸收性质的理论研究

实验测得的荧光蛋白的单、双光子吸收光谱在低频和高频区域都表现出明显不同的特征。为了揭示这些不同点的起源和研究荧光蛋白的构–效关系,我们详细研究了三种荧光蛋白发色团(一种增强型蓝绿色荧光蛋白的中性发色团和两种红色荧光蛋白的阴离子发色团)的单、双光子吸收特性,分别计算了纯的和振动分辨的电子谱。计算结果表明：光谱线形与计算采用的交换相关密度泛函及谱截面计算所采用的近似关系密切;如果在计算光谱截面时,我们利用长程修正的交换相关泛函CAM-B3LYP来计算几何和电子结构参数,然后把Franck-Condon (FC)效应和包含Herzberg-Teller (HT)效果的电-声耦合效应都考虑进去,理论计算的光谱与实验测定的光谱可以很好地符合;对于两种离子态的发色团,HT电-声耦合效应使得对应于基态到第一激发态跃迁的双光子吸收最强峰相对于单光子吸收的最强峰发生了蓝移,但HT电-声耦合效应对高频的双光子吸收谱没有太大的影响;分子内电荷转移是导致高频区的双光子吸收明显强于单光子吸收的主要原因。