金纳米颗粒大小和覆盖率对GOD结构和生物活性影响研究

摘要

通过物理和化学吸附，蛋白质吸附到纳米颗粒表面形成异质体。异质体的应用范围比较广，包括生物传感器、影像学、催化、医疗、蛋白质结构和功能的研究等。纳米颗粒表面的拓扑结构，例如：表面曲率、粗糙度、特定几何形状等，能影响蛋白质的特定结构，进而影响到它的生物活性。在异质体的研究中，常用的纳米颗粒有：金纳米颗粒(AuNPs)、银纳米颗粒(AgNPs)、亲水性和疏水性的二氧化硅纳米颗粒(SNPs)等；常用的蛋白质有溶菌酶、细胞色素C、牛血清白蛋白和真菌蛋白酶等分子量小的单聚体蛋白质。纳米颗粒对分子量比较大的二聚体蛋白质的结构和生物活性的影响，文献上报道的较少。葡萄糖氧化酶(GOD)是一种分子量较大的二聚体蛋白质。在食品、饲料、医药、生物传感器等方面具有重要的应用价值。1904年，人们便发现了GOD，其结构和生物功能已经比较清楚，GOD常被用作模型蛋白质来进行科学研究。
　　 本文主要研究了“裸露”的AuNPs大小和覆盖率对GOD结构和生物活性的影响。利用种子生长法合成了不同大小的AuNPs，探究了还原剂的强弱对AuNPs单分散性的影响。在覆盖率为80％的情况下，探究了不同大小的AuNPs对GOD结构和活性的影响。此外，还探究了覆盖率对GOD活性的影响。主要结论如下：⑴利用种子生长法，还原性弱的盐酸羟胺作为还原剂合成的AuNPs单分散性明显优于还原性强的抗坏血酸合成的；利用种子生长法合成不同大小的AuNPs，要防止二次成核；半峰宽能用于比较同种方法合成的AuNPs单分散性的优劣，不能用于不同方法合成的AuNPs单分散性的比较。⑵当覆盖率是80％时，“裸露”的AuNPs的大小能强烈地影响GOD的二级结构和其活性中心黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)所处的微环境，进而影响到它的生物活性。13nmAuNPs导致了GOD的α螺旋含量减少；随着AuNPs粒径增大，其α螺旋含量增加；随着AuNPs粒径减小，GOD分子的色氨酸残基向更加极性的环境移动，FAD微环境受到的扰动增大，对于52nm和76nm的AuNPs来说，上述改变是相近的；13nmAuNPs使GOD活性降低，随着AuNPs粒径增大，GOD活性增强；随着覆盖率增大，GOD活性降低。