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环糊精对离子型表面活性剂与牛血清白蛋白相互作用的影响

刘洋  
【摘要】: 蛋白质和表面活性剂复合体系在生物体内、化妆品、食品、医药、洗涤剂以及在生物分离和酶处理等众多领域有重要应用。因此,提高我们对于蛋白质-表面活性剂相互作用的认识是非常重要的。若能在一定范围内调控蛋白质-表面活性剂的相互作用,则可优化蛋白质材料的设计和加工技术,同时可进一步为蛋白质和表面活性剂相互作用的本质提供分子水平上的重要信息。众所周知,环糊精相对疏水的非极性空腔可容纳表面活性剂分子形成包合物,因此环糊精具有潜在的调节蛋白质-表面活性剂相互作用的能力。本文系统研究具有不同非极性空腔大小的环糊精对牛血清白蛋白(BSA)与不同类型表面活性剂之间相互作用的影响,研究内容主要包括以下几个部分: 1.以荧光光谱和等温滴定微量热法等手段研究了具有不同非极性空腔大小的α-和β-环糊精对BSA和典型的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)相互作用的影响。在SDS浓度低于c1(0.05 mM)时,SDS单体分子主要以高亲合特异性作用结合到BSA分子上;当SDS浓度高于临界聚集浓度(cac)时,表面活性剂分子主要以疏水作用发生协同性结合作用。在β-环糊精存在下,由于β-环糊精非极性腔的尺寸与SDS分子的疏水链匹配性较差,两者之间的结合常数较低,并且,SDS与BSA分子之间存在较强的特异性结合作用,因此,SDS与BSA之间的高亲合特异性相互作用并未受到明显抑制。然而,β-环糊精非极性空腔与SDS分子的疏水链之间的相互作用却可使BSA与SDS分子之间的非特异性结合受到明显抑制,因此,β-环糊精的存在导致cac明显增加。不同pH值条件下,β-环糊精对BSA与表面活性剂相互作用的调控结果进一步表明,SDS与具有天然结构的BSA分子之间较强的特异性结合,并非主要由静电作用所致,而是由SDS与BSA分子中一些特异性位点之间的静电和疏水作用以及其它分子间弱作用力共同作用的结果。在α-环糊精存在下,由于α-环糊精非极性空腔的尺寸与SDS分子的疏水链匹配性较好,两者之间的结合常数较高,使SDS与BSA之间的特异性结合与非特异性结合皆受到明显抑制。以上结果表明,α-环糊精对SDS与BSA之间相互作用可起到较强的调控作用。 2.以荧光光谱和等温滴定量热法研究了环糊精对BSA和十二烷基苯磺酸盐钠(SDBS)相互作用的影响。在SDBS浓度低于c1(0.05 mM)时,SDBS单体分子主要以高亲合特异性作用结合到BSA分子上;当SDBS浓度高于临界聚集浓度(cac)时,表面活性剂分子主要以疏水作用发生协同性结合作用。在β-环糊精存在下,一方面,β-环糊精非极性腔与SDBS分子带有苯环的疏水链匹配性较好,两者之间的结合常数较高;另一方面,SDBS分子的苯环结构使其与蛋白的特异性结合比较弱。因此,SDBS与BSA之间的特异性相互作用在β-环糊精存在下受到明显抑制,导致c1明显增加。在α-环糊精存在下,由于α-环糊精非极性腔的尺寸与SDBS分子的疏水链匹配性较差,两者之间的结合常数较低,α-环糊精对SDBS与BSA之间高亲合特异性结合的抑制程度较差。两种环糊精皆能有效抑制SDBS与BSA之间非特异性结合作用,但β-环糊精的抑制程度更加显著。 3.主要以荧光光谱和等温滴定量热法研究了环糊精对BSA与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)相互作用的影响。阳离子表面活性剂与BSA结合同样包括特异性结合和非特异性结合部分。相比于阴离子表面活性剂SDS,CTAB与BSA之间的高亲合特异性结合作用较弱,α-和β-环糊精的存在皆可在一定程度上抑制CTAB与BSA分子之间的高亲合特异性结合作用,并且α-环糊精的作用更加显著。这是由于α-环糊精与CTAB分子之间的结合作用强于β-环糊精与CTAB分子之间的结合作用所致。此外,α-和β-环糊精的存在皆可有效抑制CTAB与BSA分子之间的非特异性结合作用。pH 11.0条件下,β-环糊精对BSA与表面活性剂相互作用的调控结果进一步表明,CTAB与具有天然结构的BSA分子之间较强的特异性结合,是由CTAB与BSA分子中一些特异性位点之间的静电和疏水作用以及其它分子间弱作用力共同作用的结果。


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