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与不同疏水性的聚电解质相互作用中溶菌酶的结构活性转换和可控释放的研究

高杲  
【摘要】: 近年来,聚合物和蛋白质之间的相互作用成为研究热点。蛋白质是一种非周期性的聚合物,分子内部通过各种非共价和共价作用力,如静电、疏水作用、氢键、范德华力、二硫键等维持其天然态结构。球蛋白与带相反电荷的聚合物相互作用后,聚合物和蛋白质之间可以发生静电、疏水和氢键等相互作用,根据溶液中各自组分的浓度以及溶液pH和离子强度的不同,二者可以生成可溶性的复合物、凝聚物或沉淀。目前的多数研究集中在依靠静电作用稳定的聚合物—蛋白质复合物,虽然静电作用对蛋白质的结构和活性破坏较小并容易释放,但复合物的稳定性较差,而疏水作用则对复合物的稳定性有促进作用。因此我们采用含有疏水侧链或者疏水嵌段的聚合物,通过可控的静电、疏水相互作用,调整其与溶菌酶蛋白的相互作用,得到了稳定的聚合物蛋白质复合物粒子,并通过一定的研究方法,实现了溶菌酶分子的可逆复性和可控释放。 具体的研究工作包括两个方面:第一部分利用光散射、紫外、圆二色光谱等技术研究了卵清溶菌酶在与马来酸—异丁烯交替共聚物(PIMA)和马来酸—十四烯交替共聚物(PTMA)形成复合物以及释放的过程中的结构和活性变化。在pH 7.4时,两个交替共聚物和溶菌酶之间都有静电吸引力;而PTMA和溶菌酶之间还有较强的疏水作用力。这就导致了PIMA只是部分破坏,而PTMA完全破坏溶菌酶的三级结构并使溶菌酶完全失去活性。加入氯化钠或者盐酸胍(GdHCl)到共聚物-溶菌酶复合物溶液中可以使溶菌酶释放,释放后的溶菌酶仍可以恢复其天然结构和活性。 第二部分主要研究了聚羧化磺化异戊二烯-聚异戊二烯-聚环氧乙烷嵌段共聚物(SCIEO)和溶菌酶形成的复合物粒子以及溶菌酶的释放。SCIEO和溶菌酶形成的复合物粒子在水溶液中有较好的分散性。在复合物中,溶菌酶的二级和三级结构都受到影响,活性只有20%左右。一定浓度的NaCl可以通过静电屏蔽效应解离SCIEO-溶菌酶复合物,并且释放出的溶菌酶完全恢复了天然结构和活性。在生理pH和离子强度条件下的释放结果表明,溶菌酶的释放和取样次数有关,而和取样间隔无关,证明了复合物粒子与溶菌酶分子之间建立了平衡。当自由溶菌酶分子减少的时候,复合物胶束会部分解离使平衡重新建立。 我们的研究表明聚合物可以通过疏水作用与蛋白质形成更稳定的复合物,同时蛋白质的结构也被更严重地破坏,但是释放后的溶菌酶仍然可以恢复其天然结构和活性。这个结论对利用聚合物分离和纯化蛋白质、固定和稳定酶、促进蛋白质折叠、包埋与控制释放蛋白质的研究将会有所帮助。


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