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金纳米颗粒大小和覆盖率对GOD结构和生物活性影响研究

王国军  
【摘要】:通过物理和化学吸附,蛋白质吸附到纳米颗粒表面形成异质体。异质体的应用范围比较广,包括生物传感器、影像学、催化、医疗、蛋白质结构和功能的研究等。纳米颗粒表面的拓扑结构,例如:表面曲率、粗糙度、特定几何形状等,能影响蛋白质的特定结构,进而影响到它的生物活性。在异质体的研究中,常用的纳米颗粒有:金纳米颗粒(AuNPs)、银纳米颗粒(AgNPs)、亲水性和疏水性的二氧化硅纳米颗粒(SNPs)等;常用的蛋白质有溶菌酶、细胞色素C、牛血清白蛋白和真菌蛋白酶等分子量小的单聚体蛋白质。纳米颗粒对分子量比较大的二聚体蛋白质的结构和生物活性的影响,文献上报道的较少。 葡萄糖氧化酶(GOD)是一种分子量较大的二聚体蛋白质。在食品、饲料、医药、生物传感器等方面具有重要的应用价值。1904年,人们便发现了GOD,其结构和生物功能已经比较清楚,GOD常被用作模型蛋白质来进行科学研究。 本文主要研究了“裸露”的AuNPs大小和覆盖率对GOD结构和生物活性的影响。利用种子生长法合成了不同大小的AuNPs,探究了还原剂的强弱对AuNPs单分散性的影响。在覆盖率为80%的情况下,探究了不同大小的AuNPs对GOD结构和活性的影响。此外,还探究了覆盖率对GOD活性的影响。 主要结论如下: (1)利用种子生长法,还原性弱的盐酸羟胺作为还原剂合成的AuNPs单分散性明显优于还原性强的抗坏血酸合成的;利用种子生长法合成不同大小的AuNPs,要防止二次成核;半峰宽能用于比较同种方法合成的AuNPs单分散性的优劣,不能用于不同方法合成的AuNPs单分散性的比较。 (2)当覆盖率是80%时,“裸露”的AuNPs的大小能强烈地影响GOD的二级结构和其活性中心黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)所处的微环境,进而影响到它的生物活性。13 nm AuNPs导致了GOD的α螺旋含量减少;随着AuNPs粒径增大,其α螺旋含量增加;随着AuNPs粒径减小,GOD分子的色氨酸残基向更加极性的环境移动,FAD微环境受到的扰动增大,对于52 nrn和76 nm的AuNPs来说,上述改变是相近的;13 nm AuNPs使GOD活性降低,随着AuNPs粒径增大,GOD活性增强;随着覆盖率增大,GOD活性降低。


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