功能化氧化石墨烯与蛋白质相互作用机理的研究

摘要

随着纳米材料在生物医学领域展示出越来越广阔的应用前景，研究它们与生物活性分子、细胞及生物体之间的相互作用与影响，显得尤为重要。本课题组前期研究发现，支链聚乙二醇功能化的氧化石墨烯（GO-PEG）能够选择性提高丝氨酸蛋白酶家族成员之一胰蛋白酶的活性与热稳定性，开拓了其在酶工程领域的潜在应用，但其和蛋白质（酶）之间的相互作用及机理尚缺乏相应的研究。本论文在此基础上，通过荧光光谱分析系统研究了该GO-PEG和多种蛋白质（丝氨酸蛋白酶及其抑制剂）之间的相互作用，并对作用机理进行探讨。通过研究发现，吸附于其上的蛋白质，GO-PEG能够选择性地改变其中部分蛋白质的构象，从而影响蛋白质的功能。
　　首先，我们选择了两种同家族具有高度相似性的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶作为研究对象。荧光光谱研究表明，GO-PEG能够吸附这两种酶并导致其荧光的淬灭，但仅选择性地改变胰蛋白酶的构象，说明二者间发生了相互作用。进一步研究结果表明，GO-PEG和胰蛋白酶之间的相互作用受离子强度的调节：随着离子强度的增加，胰蛋白酶的构象得到恢复，同时GO-PEG提高胰蛋白酶热稳定性的能力也随之消失,说明GO-PEG可能是通过静电作用和胰蛋白酶相互作用并改变胰蛋白酶的构象，从而影响其热稳定性。进一步实验表明GO-PEG表面氨基和羧基的比例与数量对其和胰蛋白酶之间的相互作用有直接影响。
　　随后，我们研究了GO-PEG对不同丝氨酸蛋白酶抑制剂的影响及相互作用。我们发现，在四种抑制剂中，GO-PEG能够选择性抑制Aprotinin的功能,降低其对胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶的抑制作用。荧光光谱研究表明GO-PEG引起了Aprotinin构象的改变，从而使其失去了对丝氨酸蛋白酶的抑制作用。
　　综上所述，本研究为GO-PEG在酶工程上的应用进一步提供了理论依据，也能够为以后有目的地合成用于调节蛋白质结构和功能的纳米材料提供借鉴。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 蛋白质概述

1.3 纳米材料与蛋白质相互作用的研究进展

1.4 石墨烯及其衍生物研究概述

1.5 本课题的立题依据、意义和研究内容

参考文献

第二章 丝氨酸蛋白酶和功能化氧化石墨烯相互作用及机理的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

参考文献

第三章 蛋白酶抑制剂和功能化氧化石墨烯相互作用及机理的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

参考文献

第四章 总结

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢