Fe3+-Fe2+以及pH值對絲素蛋白二級、聚集態(tài)結構的影響.pdf

1、蛋絲由于其優(yōu)異的綜合力學性能而備受關注,并且因其良好的生物相容性,而在生物材料以及醫(yī)用領域有良好的應用前景。絲素蛋白序列及其二級結構決定了蠶絲的力學性能。絲素蛋白主要由三部分組成:重鏈(391KD),輕鏈(28KD)以及P25蛋白(25KD)。其中重鏈是最主要成分,約占總質(zhì)量的80％。GAGAGS和GA(V)GAGY片段在絲素蛋白的結晶區(qū)/半結晶區(qū)重復出現(xiàn),而GTGSSGFGPYVAN(H)GGYSGYEYAWSSESDFGT片段則出現(xiàn)

2、在非晶區(qū)。絲素蛋白的結晶區(qū)主要存在兩種二級結構,即SilkⅠ(螺旋結構)和SilkⅡ(β-折疊結構)。在剪切力,pH值,金屬離子等條件的影響下,SilkⅠ構象具有向SilkⅡ構象轉(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。但是關于鐵離子與絲素蛋白作用的研究卻鮮有報道。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。可以看到蠶繭絲含有更多的鐵元素,暗示

3、鐵元素對于蠶絲的形成具有特殊的作用。
　　 最近有研究認為,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。所有這些疾病都具有相同的特征,即,致病蛋白的構象從可溶性結構轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢扇苄越Y構,而后者富含β-sheet結構。這與我們在絲素蛋白體系觀察到的現(xiàn)象極其相似。盡管對這些疾病已有初步認識,但導致疾病發(fā)生的根本原因仍然知之甚少。對鐵元素與蛋白質(zhì)的作用研究有一定的復雜性,因為在常規(guī)狀態(tài)下,鐵元素存在兩種價態(tài),即三價鐵離子和

4、亞鐵離子,而這兩者之間可以通過Fenton反應進行轉(zhuǎn)換,并且易產(chǎn)生自由基,且自由基也被認為與多種疾病有關。
　　 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絲素蛋白二級、三級結構的影響,并試圖建立二級、三級結構變化之間的聯(lián)系。結果表明,鐵離子對絲素蛋白的構象有較為顯著的影響,當其含

5、量超出一定范圍時,促進了β-折疊的形成。而加入亞鐵離子時,絲素蛋白的結構卻無明顯變化。此外,還利用電子順磁共振對鐵離子與絲素蛋白的配位方式以及可能的作用位點進行了研究。結果表明,鐵離子主要以畸變的八面體結構存在,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可能參與了絡合,其結合位點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