膠原多肽的核磁和熒光研究.pdf

1、作為哺乳動物中含量最豐富的蛋白質(zhì)，膠原蛋白是皮膚、骨骼、肌腱、角膜、軟骨和韌帶等結(jié)締組織的主要組成成分。膠原蛋白為結(jié)締組織提供一個(gè)具有合適機(jī)械強(qiáng)度的分子支架，并具有高度生物活性，調(diào)控細(xì)胞粘附，遷移，分化等生物功能。膠原蛋白的突變或降解，與成骨不全癥，關(guān)節(jié)炎，血栓癥，癌癥等多種疾病息息相關(guān)。因此，研究膠原蛋白的結(jié)構(gòu)和新型的分析檢測方法，對膠原相關(guān)疾病的診斷和治療具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本論文利用核磁共振方法研究膠原蛋白重要位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)

2、特征，并開發(fā)新型的熒光方法檢測膠原蛋白經(jīng)典的三重螺旋結(jié)構(gòu)，推動了我們對膠原蛋白結(jié)構(gòu)，功能和疾病的理解。
　　1.利用核磁共振方法研究膠原蛋白重要位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)。纖維膠原蛋白完美的保守(Gly-X-Y)n的重復(fù)序列模式，即使一個(gè)單一的甘氨酸突變也會導(dǎo)致成骨不全癥等疾病。而非纖維膠原蛋白中發(fā)現(xiàn)大量的天然中斷位點(diǎn)，它們被認(rèn)為具有重要的生物學(xué)功能。天然中斷序列和甘氨酸突變一樣都會破壞膠原蛋白(Gly-X-Y)n的重復(fù)序列模式，卻導(dǎo)致了

3、完全不同的生物學(xué)后果。在生物信息學(xué)分析的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計(jì)了兩組膠原多肽分別來模擬Gly-Ala和Gly-Ser突變位點(diǎn)和具有相似序列的天然中斷位點(diǎn)。我們整合利用核磁共振，圓二色譜和分子模擬技術(shù)，比較了膠原多肽突變位點(diǎn)和中斷位點(diǎn)的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)、動力學(xué)和折疊的差異性，為膠原蛋白中斷位點(diǎn)和甘氨酸突變的不同生物角色在分子層面提供了解釋。
　　2.建立膠原蛋白三重螺旋結(jié)構(gòu)新的檢測方法。膠原蛋白三重螺旋結(jié)構(gòu)的檢測依賴于核磁共振和圓二色譜，它們

4、需要較高濃度的樣品，同時(shí)需要昂貴的同位素標(biāo)記或者顯著的熱穩(wěn)定性差異。我們新建立的熒光方法只需要極少量的非同位素標(biāo)記的樣品，克服了傳統(tǒng)方法的缺陷，可以更靈敏高效地檢測膠原蛋白三重螺旋結(jié)構(gòu)。我們利用一端熒光標(biāo)記的多肽形成同源和異源三聚體時(shí)不同的熒光自猝滅現(xiàn)象，可以在nM水平，檢測膠原多肽是否形成三聚體結(jié)構(gòu)，并確定其精確的螺旋組成。同時(shí)，我們建立了一個(gè)氧化石墨烯-膠原多肽平臺，可以特異性的識別非折疊狀態(tài)的膠原多肽。這個(gè)結(jié)構(gòu)敏感，序列特異的氧化