SERS光谱研究细胞色素c介导的细胞凋亡

基于过渡金属良好的生物相容性和拉曼散射增强能力,在镍纳米材料上成功获得了细胞色素c(Cyt c)的表面增强拉曼散射(SERS)光谱,并发现了镍对Cyt c的电子供体特性,为过渡金属界面上研究Cyt c与其配体的相互作用提供了新的研究方法。此外,我们利用SERS还发现了Cyt c氧化还原态依赖的心磷脂膜渗透性的变化规律,提出了Cyt c氧化还原态调控Cyt c释放的机制,并建立了定量检测凋亡细胞释放Cyt c的SERS方法。     

细胞色素c电子供体SERS活性基底

线粒体内细胞色素c存在可相互转化的还原和氧化态两种分子形式。基于之前的研究,发现镍纳米粒子可以作为电子供体特异性还原细胞色素c。镍纳米材料具有一定的表面增强拉曼散射增强能力,但其增强因子较小,限制了其应用。在该研究中,成功合成了Ag@Ni核壳纳米粒子,借助于Ag核的拉曼信号增强能力和Ni壳的电子供体特性,该SERS基底可用于氧化还原蛋白的电子传递研究。     

Cr(Ⅵ)与细胞色素c相互作用的研究

运用荧光光谱、圆二色(CD)谱法研究了K2Cr2O7与细胞色素c的相互作用。结果表明,Cr(Ⅵ)酸根离子与细胞色素c相互作用引起细胞色素c的α-螺旋含量降低,使酪氨酸残基所处微环境的极性增加,色氨酸残基的疏水性增加。Cr(Ⅵ)与细胞色素c的作用位点更接近于色氨酸残基,引起色氨酸残基的微环境变化的程度要大于酪氨酸残基。     

SERS光谱研究磷脂的结构

磷脂是生物膜的重要组成部分,研究磷脂与蛋白质的相互作用以及膜蛋白与其配体间的相互作用对于深入理解细胞内信号转导的机制具有重要意义。表面增强拉曼光谱(SERS)以其高灵敏和高选择特性在生命科学研究领域受到了越来越多的关注。本研究从磷脂相容性SERS活性材料出发,制备了Au@SiO₂核壳纳米材料,并组装了1,2-二油酰基-甘油-3-磷酸胆碱(DOPC),通过SERS光谱成功获取了DOPC的结构信息,为研究磷脂-蛋白质相互作用提供了有效手段。     

光谱法研究细胞色素C与proliNONOate之间的相互作用

细胞色素C(Cytochrome,Cyt c)作为细胞内线粒体的电子传递体,与NO之间的相互作用结果对于线粒体凋亡的检测有着重要的生物学意义。采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、电子顺磁技术(EPR)、时间过程光谱、圆二色(CD)光谱和同步荧光光谱等方法对处于不同价态的Cyt c与NO替代物,即proliNO/NO(proliNONOate)的相互作用过程,以及Cyt c在结合NO过程中蛋白空间结构的变化进行了详细研究。实验结果发现： 在模拟生理条件下,不同价态的Cyt c都能够直接与NO替代物(proliNO/NO)所产生的NO发生配位反应。推断出Cyt c与NO之间相互作用发生的可能机制： NO与Cyt c结合过程,是因为与Cyt c中Fe配位的轴向配体以及卟啉周围的取代基变化而发生结合的。具体反应过程为： 溶液中的NO诱导Cyt c中的Heme上Met80远离原来位置,Fe-S键断裂,进而空出的Fe与NO结合生成Fe-N键,从而生成新的Cyt c-NO配合物。研究表明： Cyt c-NO二元复合物不稳定,会发生光解离反应,通过线性拟合得出： 其解离过程属于准一级反应,解离速率为(0.071 1±0.039 6) s-1。同时,血红素Fe与NO间新键的形成,影响了色氨酸和酪氨酸微环境的变化;Cyt c二级结构受proliNO/NO浓度的影响,当proliNO/NO浓度低于8.6×10-4 mol·L-1时,Cyt c的α-螺旋特征峰强度变化很小,且位置不变;但proliNO/NO浓度高于8.6×10-4 mol·L-1时,即过量,Cyt c的二级结构变化很明显,说明过量的NO能导致Cyt c二级结构的破坏。NO与Cyt c配位反应机制的研究对于利用NO抑制线粒体内的氧气消耗,以及线粒体内NO的代谢具有重要的意义。     

细胞色素c甲硫氨酸氧化机制的NMR研究

细胞在呼吸作用中产生活性氧,活性氧含量处于低水平时有利于信号传导,累积过量时会引发蛋白质氧化修饰．细胞色素c是位于线粒体内的多功能金属蛋白,其发生氧化修饰特别是甲硫氨酸Met80的亚砜化修饰可能影响蛋白构象变化,但其机制仍不清楚．本研究通过13C选择性标记细胞色素c上甲硫氨酸的末端甲基,利用液体核磁共振技术,追踪了细胞色素c在氧化环境中的氧化修饰变化．发现在氧化环境中,该蛋白质先由还原态转化为氧化态,当活性氧达到一定量时,再发生甲硫氨酸Met80的亚砜化修饰,但在活性氧作用初期未导致明显的蛋白结构变化．这表明细胞色素c具有一定抵御活性氧的作用．     

蜂毒肽与单组分脂膜相互作用的单分子研究

近年来,单分子追踪技术的出现和发展为研究细胞膜界面生物学过程提供了一条新的途径,然而细胞膜内生物分子运动的异质性特征使得从大量分子轨迹中区分和分离不同的分子运动模式变得非常困难,迫切需要发展简单易行的分析方法.本文以蜂毒肽和单组分平板支撑脂膜的相互作用体系为例,发展了一种利用单分子运动位移标准差的频数分布来区分和分离不...     

细胞色素C与细胞色素氧化酶相互作用对细胞色素C共振拉曼谱和偏振特性的影响

细胞色素Ｃ与细胞色素氧化酶相互作用对细胞色素Ｃ共振拉曼谱和偏振特性的影响孙永泰，李迅，徐建兴（中国科学院生物物理研究所北京１００１０１）陈强，张明生（南京大学固体微结构国家开放实验室，南京大学分析测试中心南京２１０００８）ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＩｎｔ...     

用同步荧光光谱法研究细胞色素C与胱氨酸的相互作用

用同步荧光技术研究了细胞色素Ｃ与促进剂胱氨酸的相互作用，分别监测了二者相互作用时细胞色素Ｃ中色氨酸残基和酪氨酸残基的荧光光谱的变化和二种氨基酸残基的荧光强度随的变化，实验结果表明，胱氨酸分子与细胞色素Ｃ的赖氨酸残基缓慢结合，二者相互作用的最终结果使细胞色素Ｃ分子的构象发生了微小的变化。     

光谱法研究细胞色素c氧化酶CuA结构域蛋白的稳定性

利用荧光光谱和圆二色谱研究了细胞色素c氧化酶CuA结构域蛋白的稳定性.结果表明,随着溶液pH值的升高,CuA结构域蛋白的稳定性降低.随着温度的升高,CuA结构域蛋白的二级结构遭到破坏.脱金属形式蛋白的热稳定性减小,表明双核金属铜中心的存在对CuA结构域蛋白的稳定性起重要作用.     

小牛胸腺DNA与细胞色素C相互作用的电化学和光谱研究

利用电化学和紫外-可见(UV-Vis)反射吸收光谱技术研究了固定到带正电的尼龙膜上的小牛胸腺DNA(CT-DNA)与马心细胞色素C之间的相互作用,发现马心细胞色素C能以其带正电的活性区域一端吸附到带负电的CT-DNA表面,因此CT-DNA能促进马心细胞色素C的直接电化学反应。     

tBid蛋白引发磷脂膜透化过程的研究

Bid蛋白是仅有BH3结构域的Bcl-2家族蛋白,在溶酶体膜透化以及线粒体外膜透化引发的细胞凋亡过程中起着非常重要的调控作用,但是Bid蛋白与生物膜之间的相互作用导致脂膜透化的确切机制尚不十分清楚.本文利用激光扫描共聚焦显微成像技术及基于氧化石墨烯表面诱导荧光衰逝的单分子荧光技术,分别从单囊泡及单分子水平对tBid蛋白与磷脂膜之间的相互作用进行了系统的研究.结果表明,tBid蛋白在膜上聚集后可引起脂膜的透化,且脂膜透化的发生源于聚集体中一些tBid蛋白更深入地插入了脂膜中.     

溴化乙锭探针研究劳氏青莲与脱氧核糖核酸的相互作用

用光谱探针溴化乙锭对劳氏青莲与脱氧核糖核酸的作用机制进行了研究。通过对体系的荧光光谱、吸收光谱及共振光散射光谱等方面的研究,结果表明,在pH为7.4的Tris-HCl缓冲溶液中,劳氏青莲与脱氧核糖核酸之间存在着嵌插作用,其结合常数为1.0×105 L·mol-1。     

紫外-可见光谱法研究细胞色素C活性中心金属离子与硫酸铜的相互作用

应用紫外－可见吸收光谱法研究细胞色素C（Fecyt-C)活性中心铁离在pH7.1的磷酸缓冲液中与无机CuSO4的直接相互作用。结果发现：CuSO4中的Cu（Ⅱ）与Fecyt-C中的Fe(Ⅱ）有交换作用，形成部分的Cucyt-C，并且随着外加CuSO4量的增加，这种相互作用增强，首次证实了细胞色素C这种直接相互作用的存在。     

荧光探针法研究百草枯与DNA的相互作用

以中性红（NR）为分子探针,应用紫外光谱法和荧光光谱法研究了除草剂百草枯（PQ）与小牛胸腺DNA（ctDNA）之间的相互作用。在pH7.3的Tris-HCl（5×10-2mol.L-1）缓冲溶液中,NR分子主要以嵌插方式结合到ctDNA双螺旋结构上,百草枯的加入抑制了NR与ctDNA之间的结合,用Stern-Volmer方程进行数据处理,表明百草枯对ctDNA-NR的荧光猝灭不是单纯的静态或动态猝灭方式,属于混合型的。综合紫外光谱、离子强度等研究证实,在该实验条件下,百草枯与DNA之间存在静电和嵌插两种作用。     

蜂毒肽与二元脂膜相互作用过程的单分子运动行为

蜂毒肽等抗菌肽可通过破坏细菌的细胞膜而直接杀灭细菌,因此它的杀菌功能具有高效、广谱和不易产生耐药性等特点,并被认为有望能从根本上解决目前正严重威胁人类健康的抗生素耐药性问题.然而,抗菌肽通过增强细胞膜的通透性来实现杀菌的分子机制至今尚不清楚.本文结合单分子荧光追踪技术和分子动力学模拟,从单分子运动的角度对蜂毒肽与二元脂质细胞膜的界面相互作用过程进行了研究.结果表明,相较于其他大多数脂分子而言、部分脂分子在膜内的扩散速率会由于蜂毒肽的吸附、聚集、插膜成孔等扰动行为发生显著降低;而蜂毒肽倾向于作用在多组分脂膜相畴的边界处,干扰并降低脂膜相分离的程度,进而降低相边界对脂质分子扩散运动的限制.本工作阐明了蜂毒肽的膜作用活性对脂分子运动行为和脂膜相行为的影响、以及三者之间的关联.这些结果对于从单分子运动行为的角度来探索抗菌肽生物活性的分子机制和开发新型抗菌药物具有重要的指导意义.     

基于SERS技术的靶向修饰金纳米探针用于Hela细胞的检测

表皮生长因子受体(EGFR)是一种肿瘤表面标记性蛋白。本文报道了基于anti-EGFR功能化金纳米棒探针AuNRs probes的表面增强拉曼散射(SERS),用于EGFR阳性肿瘤细胞的检测。通过AuNRs probes上anti-EGFR特异性结合到EGFR阳性癌细胞上,可使修饰于金纳米棒表面的拉曼活性染料4-巯基苯甲酸(4-MBA)位于1 100 cm-1和1 600 cm-1的特征峰强度得到信号增强。该SERS探针由于具有生物兼容性好、细胞拉曼信号稳定、特异性高等优点而具有巨大的临床应用前景。     

桑色素与牛血红蛋白相互作用的光谱研究

利用紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究了在生理pH条件下桑色素与牛血红蛋白(BHb)的相互作用。实验结果表明:桑色素分子与BHb发生反应生成基态复合物,导致BHb内源荧光的猝灭,该猝灭属于静态猝灭。测定了不同温度下该反应的表观结合常数、结合位点数及结合热力学参数,热力学参数的变化表明上述作用过程是一个熵增加、自由能降低的自发分子间作用过程,桑色素与BHb之间以疏水和静电作用力为主;根据F-rster能量转移理论,测得供体与受体间结合距离r和能量转移效率E;并用同步荧光光谱法探讨了桑色素对BHb构象的影响。     

紫外-可见吸收光谱法研究细胞色素C活性中心铁离子与微量元素的相互作用

应用紫外－可见吸收光谱法研究细胞细色素C（Fecty-C)活性中心铁离子在pH7．1的磷酸缓冲液中与4种微量元素M（Ⅱ）的直接相互作用。结果表明,细胞色素C（Fecyt-C)活性中心Fe(Ⅱ）离子可被微量元素M（Ⅱ）部分取代,形成部分的细胞色素C衍生物（Mcyt-C),溶液的吸收光谱的Soret带最大吸收峰发生蓝移,且α带与β带最大吸收峰相对峰强减弱。