一种体外高效提高蓝藻藻胆体向光系统II传能的SGB缓冲液

摘要

本发明公开了一种体外高效提高蓝藻藻胆体向光系统II传能的SGB缓冲液，由以下组分组成：0.6-0.9M蔗糖，0.4-0.6M磷酸盐，0.2-0.4M柠檬酸盐和0.5-1.2M甜菜碱。与常规SPC缓冲液相比，本发明SGB缓冲液不仅增加了藻胆体与光系统II间的连接数量，而且大大改善了体外藻胆体向光系统II反应中心的传能效率；本发明将有助于人们从生物化学、生物物理学和结构生物学等水平上研究藻胆体和光系统II间的相互关系，从而大幅度提高藻类光合效率和生物量，为藻类能源化利用提供理论基础。

说明书

技术领域

本发明属于藻类生物技术领域，涉及一种体外高效提高蓝藻藻胆体向 光系统II反应中心传能的SGB缓冲液。

背景技术

蓝藻是一类能进行光合放氧的原核生物，也是研究光合作用的模式生 物之一。电子显微镜的观察结果显示：在蓝藻细胞类囊体膜上排列着数量 众多的小颗粒——藻胆体，其主要功能是捕获光能。因此，藻胆体是蓝藻 细胞吸收光能，并传递至光系统反应中心的主要入口。正常条件下，蓝藻 藻胆体与光系统II连结，把吸收的光能传递到光系统II反应中心。由于藻 胆体具有亲水的属性，因此在分离藻胆体-光系统II超分子复合体时常常导 致藻胆体从光系统II反应中心表面上脱落下来；即使部分保留的藻胆体-光 系统II超分子复合体，也几乎失去了能量传递（从藻胆体向光系统II）的 生物学功能。

尽管人们能够单独地在体外分离出完整的藻胆体（中国专利CN 1654629A一种完整藻胆体的制备方法）和光系统II复合体，然而至今尚未 见有分离出完整的、且具备高效能量传递功能的藻胆体-光系统II超分子复 合体。众所周知，合适的缓冲液是体外有效分离功能蛋白复合体所必须。 目前，常规用于分离藻胆体-光系统II超分子复合体的缓冲液是SPC （Sucrose/phosphate/citrate）。但遗憾的是该缓冲液分离出的藻胆体-光系统 II超分子复合体不具备高效传递光能的属性。因此，为了分离出具有高效 传能的藻胆体-光系统II超分子复合体，必须开发出适宜分离该超分子复合 体的新型缓冲液。

发明内容

本发明的目的在于提出一种体外高效提高蓝藻藻胆体向光系统II传能 的SGB缓冲液，这一缓冲液的应用不仅能增加藻胆体与光系统II间的连接 数量，而且能大大改善体外藻胆体向光系统II反应中心的传能效率。

本发明采取的技术方案如下：

一种体外高效提高蓝藻藻胆体向光系统II传能的SGB缓冲液，包括以 下组分：0.6-0.9M蔗糖，0.4-0.6M磷酸盐，0.2-0.4M柠檬酸盐和0.5-1.2M 甜菜碱，优选0.8M蔗糖，0.5M磷酸盐，0.3M柠檬酸盐和1M甜菜碱。

所述磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾和磷酸氢二钠中 的一种或两种以上的混合物。

所述柠檬酸盐为柠檬酸三钠和柠檬酸三钾中的一种或两种的混合物。 柠檬酸盐有利于藻胆体向光系统II复合体的能量传递。

进一步，可用碱将上述SGB缓冲液pH调节至7.0，所述碱优选NaOH。 这样可以更好地维持体外藻胆体和光系统II等功能复合体的稳定性。

本发明还提供一种蓝藻藻胆体-光系统II的超分子复合体的制备方法， 包括以下步骤：

（1）将收集的蓝藻细胞重悬于上述SGB缓冲液中进行破碎，破碎时 间为100-500s，每次10-20s，间隔5min；

（2）在4℃、18,000×g条件下离心60min，获得藻胆体和类囊体膜的 混合物；

（3）用去垢剂对藻胆体和类囊体膜的混合物进行增溶，然后用蔗糖密 度梯度离心，从而获得藻胆体-光系统II的超分子复合体。

所述去垢剂为体积百分比浓度为1%的Triton X-100。

所述破碎和增溶在冰浴（0℃）条件下进行。

本发明的SGB缓冲液与常规SPC缓冲液相比，不仅能增加藻胆体与光 系统II间的连接数量，而且能大大改善体外藻胆体向光系统II的能量传递 效率。因此，本发明将有助于人们从生物化学、生物物理学和结构生物学 等水平上研究藻胆体和光系统II间的相互关系，从而大幅度提高藻类光合 效率和生物量，为藻类能源化利用提供理论基础。

附图说明

图1是本发明实施例1和实施例2中所得藻胆体-光系统II超分子复合 体的低温荧光发射光谱。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的在于更好地理解本发 明的研究内容而非限制本发明的保护范围：

实施例1

（1）将5g收集的蓝藻细胞（A₇₃₀=1.0-1.2）分别重悬于15mLSPC、SGB 缓冲液中，用Bead-beater（Biospec，日本）在冰浴中进行破碎，破碎时间 为100s，每次10s，间隔5min；SPC缓冲液含有0.5M蔗糖，0.5M磷酸盐 和0.3M柠檬酸盐，而SGB缓冲液含有0.8M蔗糖，0.5M磷酸盐，0.3M柠 檬酸盐和1M甜菜碱，pH为7.0。

（2）在4°C、18,000×g条件下离心60min，获得藻胆体和类囊体膜的 混合物；

（3）用1mL1%（V/V）去垢剂Triton X-100对藻胆体和类囊体膜的混 合物进行增溶（冰浴中孵育10min），然后用蔗糖密度梯度离心（4°C、 150,000×g条件下离心17h；CP100WX，日立，日本），从而获得藻胆体- 光系统II的超分子复合体，用蛋白免疫印迹和低温（77K）荧光（F4500， 日立，日本）等方法分别检测所获得的藻胆体-光系统II的超分子复合体的 数量和能量传递效率。

检测结果：

与常规SPC缓冲液相比，本发明SGB缓冲液增加了约2.1倍藻胆体- 光系统II超分子复合体的数量（从该超分子复合体的条带强度和蛋白免疫 印迹的条带密度进行判断，下同）。

图1中，曲线1为本实施例中用SPC缓冲液获得的藻胆体-光系统II 超分子复合体的77K低温荧光发射光谱，曲线2为本实施例中用SGB缓冲 液获得的藻胆体-光系统II超分子复合体的77K低温荧光发射光谱。可以看 出，与常规SPC缓冲液相比，本发明SGB缓冲液提高了约2.3倍蓝藻藻胆 体向光系统II的能量传递效率。

实施例2

步骤（1）与实施例1的不同之处在于：破碎时间为500s，每次20s， 间隔5min；步骤（2）和（3）与实施例1相同。

检测结果：

常规SPC缓冲液分离出藻胆体-光系统II超分子复合体的数量不到实施 例1的三分之一，而本发明SGB缓冲液分离出藻胆体-光系统II超分子复 合体的数量与实施例1类似。

曲线4为本实施例中用SPC缓冲液获得的藻胆体-光系统II超分子复合 体的77K低温荧光发射光谱，可以看出，其能量传递效率不到实施例1中 用SPC缓冲液获得的藻胆体-光系统II超分子复合体的三分之一；曲线3 为本实施例中用SGB缓冲液获得的藻胆体-光系统II超分子复合体的77K 低温荧光发射光谱，其能量传递效率仅略低于与实施例1中用SGB缓冲液 获得的藻胆体-光系统II超分子复合体的能连传递效率。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施 例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等 效或修改，都落入本发明保护的范围。