Fe3+-Fe2+以及pH值對(duì)絲素蛋白二級(jí)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、蛋絲由于其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能而備受關(guān)注,并且因其良好的生物相容性,而在生物材料以及醫(yī)用領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。絲素蛋白序列及其二級(jí)結(jié)構(gòu)決定了蠶絲的力學(xué)性能。絲素蛋白主要由三部分組成:重鏈(391KD),輕鏈(28KD)以及P25蛋白(25KD)。其中重鏈?zhǔn)亲钪饕煞?約占總質(zhì)量的80％。GAGAGS和GA(V)GAGY片段在絲素蛋白的結(jié)晶區(qū)/半結(jié)晶區(qū)重復(fù)出現(xiàn),而GTGSSGFGPYVAN(H)GGYSGYEYAWSSESDFGT片段則出現(xiàn)

2、在非晶區(qū)。絲素蛋白的結(jié)晶區(qū)主要存在兩種二級(jí)結(jié)構(gòu),即SilkⅠ(螺旋結(jié)構(gòu))和SilkⅡ(β-折疊結(jié)構(gòu))。在剪切力,pH值,金屬離子等條件的影響下,SilkⅠ構(gòu)象具有向SilkⅡ構(gòu)象轉(zhuǎn)變的趨勢。我們課題組曾系統(tǒng)研究了pH值和銅、鈣、鋅、鉀、鈉等離子在蠶吐絲過程中的作用。但是關(guān)于鐵離子與絲素蛋白作用的研究卻鮮有報(bào)道。鐵元素在蠶絲腺體中的含量約為1.8±0.8μg/g。而在蠶繭絲中則為6.1±0.3μg/g?？梢钥吹叫Q繭絲含有更多的鐵元素,暗示

3、鐵元素對(duì)于蠶絲的形成具有特殊的作用。
　　 最近有研究認(rèn)為,老年癡呆癥和帕金森病等腦神經(jīng)退行性疾病與鐵元素的過量有關(guān)。所有這些疾病都具有相同的特征,即,致病蛋白的構(gòu)象從可溶性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢扇苄越Y(jié)構(gòu),而后者富含β-sheet結(jié)構(gòu)。這與我們?cè)诮z素蛋白體系觀察到的現(xiàn)象極其相似。盡管對(duì)這些疾病已有初步認(rèn)識(shí),但導(dǎo)致疾病發(fā)生的根本原因仍然知之甚少。對(duì)鐵元素與蛋白質(zhì)的作用研究有一定的復(fù)雜性,因?yàn)樵诔Ｒ?guī)狀態(tài)下,鐵元素存在兩種價(jià)態(tài),即三價(jià)鐵離子和

4、亞鐵離子,而這兩者之間可以通過Fenton反應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,并且易產(chǎn)生自由基,且自由基也被認(rèn)為與多種疾病有關(guān)。
　　 絲素蛋白較為穩(wěn)定也易得到,因此可以將它作為一種模型蛋白,來研究鐵離子和亞鐵離子在不同pH值條件下對(duì)蛋白質(zhì)折疊過程的影響。因此在本工作中,我們主要利用固體核磁共振、拉曼光譜研究鐵離子和亞鐵離子對(duì)絲素蛋白二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)的影響,并試圖建立二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)變化之間的聯(lián)系。結(jié)果表明,鐵離子對(duì)絲素蛋白的構(gòu)象有較為顯著的影響,當(dāng)其含

5、量超出一定范圍時(shí),促進(jìn)了β-折疊的形成。而加入亞鐵離子時(shí),絲素蛋白的結(jié)構(gòu)卻無明顯變化。此外,還利用電子順磁共振對(duì)鐵離子與絲素蛋白的配位方式以及可能的作用位點(diǎn)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,鐵離子主要以畸變的八面體結(jié)構(gòu)存在,并且處于S=5/2的高自選態(tài)。絲素蛋白的無規(guī)片段GTGSSGFGPYVAN(H)GGYSGYEYAWSSESDFGT可能參與了絡(luò)合,其結(jié)合位點(diǎn)可能為組氨酸和酪氨酸殘基。本文工作不僅可以闡明鐵離子/亞鐵離子與絲素蛋白之間的作用,對(duì)