生物单分子研究的进展

大多数分子生物学实验都代表一种集体平均的测量 ,所记录的都是复杂系统中大量分子的行为。随着技术的发展 ,目前已能够对单分子观察、探测、操纵并研究其动态与构象变化。从单分子研究可得到新的信息 ,这些信息隐藏在集体测量之中 ,或已被平均掉。这一领域代表着本世纪结构生物学的一个新方向。

从《BIO-X》计划看物理学在21世纪生命科学发展中的作用

在简述 2 0世纪物理学和生物学交互融合、推动了生命科学现代化方面的成就之后 ,着重介绍了国外为了更进一步有计划地推进生命科学发展而提出的所谓《BIO -X》计划 ,并以蛋白质组学、单分子与纳米技术在生物学中的应用、神经生物学、技术方法的研究和计算生物学为例 ,说明物理学在 2 1世纪将继续在生命科学中发挥更大的作用 .

生物物理学及其在未来生命科学发展中的作用

《生物物理学及其在未来生命科学发展中的作用》一文,对生物物理学在生命现象的研究中所起的作用以及所取得的成果作了比较客观的评述,并对这门学科在未来生命科学发展中的重要作用作了展望。

生物单分子探测与成像的新进展

生物单分子研究是分子生物学向更深层次发展的自然趋势。从上世纪末开始,由于研究单分子技术的不断发展,这一领域已取得了许多重要成果。近年来活细胞内单分子过程的揭示成为关注的焦点。文章仅从基因表达的研究、用受激发射损耗(STED)成像研究细胞膜、胞浆中单个分子的追踪以及单分子力谱在细胞生物学中的应用等几个方面说明本领域发展的现状。

螺旋状脂质体研究概述

螺旋是生命物质中常见的一种结构形式。对于蛋白质来说,由氨基酸所组成的多肽链在空间中的盘旋,使其骨架结构形成所谓的α螺旋就是其中之一。这种螺旋依靠每两圈之间形成的氢键而维持其形状,这种结构本身就为完成各种功能提供了条件。

运动性内源自由基对大鼠肝线粒体的影响

采用大鼠耗竭游泳作为动物运动模型,用戊巴比妥酸(TBA)法测定脂质过氧化水平,薄层色谱—定磷法测定心磷脂含量,细胞色素C还原法测定细胞色素C氧化酶活性。结果如下:耗竭运动时,肝线粒体脂质过氧化水平升高24％;心磷脂含量下降21％;细胞色素C氧化酶活性下降25％。上述结果表明:耗竭运动时,机体内源自由基的产生是运动损伤和整体疲劳的原因之一。

可溶的和纤维化的Aβ_(1-40)对膜脂的通透性的影响

利用光散射,浊度,荧光以及电镜等技术研究了可溶性的A茁1-40聚集形成纤维的动力学过程;用三种水溶性的分子质量不同的荧光探剂ANTS/DPX,Calcein,DextranFD-4包裹在脂质体内,检测可溶的和纤维化的A茁1-40对其内含物漏出的影响。结果表明:可溶性的A茁1-40在pH7.4,37℃温育4天以后开始聚集,7天后形成稳定的纤维;聚集的A茁1-40能够诱导包裹在脂质体内的ANTS/DPX,Calcein的漏出,但不能诱发Dextran(FD-4)的漏出,并初步估算出聚集的A茁1-40在膜上能产生孔径为13-18魡的小孔,而可溶的A茁1-40无此作用。这提示我们,聚集成纤维的A茁1-40能改变膜脂的物理化学性质,并造成内含物的漏出,这些作用可能是造成神经细胞毒性的重要原因。

海藻糖对膜脂液晶相到六角相变温度的影响

应用荧光偏振技术 ,差示扫描量热技术 (DifferentialScanning Calorimetry,DSC) ,傅立叶变换红外光谱技术 (Fourier -transforminfraredspectroscopy,FTIR)等检测手段 ,通过测定磷脂液晶相到六角相(Lα→H Ⅱ)的相变温度来研究不同浓度的海藻糖对水化棕榈油酰磷脂酰乙醇胺(L -α - phosphatidylethanolamine ,β-oleoyl-γ - palmitoyl,POPE)的脂多型性的影响。发现海藻糖存在时 ,在30℃ -70℃温度范围内H Ⅱ 相相变消失 ,表明海藻糖有稳定脂质体于双层相的能力。

HIV-1 gp41N端融合肽与脂膜作用的荧光及单分子层膜研究

我们以前的实验证明ＨＩＶ－１ｇｐ４１Ｎ端２３肽即融合肽ＨＩＶｗｔ能促融合，但它的突变体ＨＩＶＧｌｕ（２位Ｖ→Ｅ）却不能诱发融合。为了进一步研究多肽结构与功能的关系，我们用荧光及单分子层膜技术研究ＨＩＶｗｔ及ＨＩＶＧｌｕ与脂的相互作用。荧光淬灭实验表明ＨＩＶｗｔ插入带负电磷脂并插入较深；而ＨＩＶＧｌｕ虽然能与带负电脂结合但并不插膜。单层膜实验进一步证实了上述结果：ＨＩＶｗｔ对带负电磷脂ＰＯＰＧ的临界插膜压达到４３ｍＮ／ｍ，而ＨＩＶＧｌｕ的临界插膜压只有３１ｍＮ／ｍ。这提示ＨＩＶｗｔ与单层膜不仅存在静电作用还有较强的疏水作用。结合上述实验结果推测ＨＩＶｗｔ能插入脂膜的酰基链因而容易促发融合；

牛胰多肽与脂作用时插膜状态的研究

利用单层膜和荧光技术，研究牛胰多肽（ＢＰＰ）和磷脂单分子层及脂质体的相互作用。ＢＰＰ与磷脂单分子层作用的动力学曲线以及临界插膜压表明它和磷脂，尤其是酸性磷脂有较强的相互作用；荧光研究表明，与脂作用后多肽内源性荧光光谱峰位蓝移，说明发荧光的酪氨酸残基存在由亲水环境向疏水环境的转变。荧光猝灭实验表明多肽与脂作用后，其内源性酪氨酸残基荧光更不容易被碘盐所猝灭，提示酪氨酸残基受到了脂双层的屏蔽作用；

用傅里叶变换红外光谱技术研究HIV-1融合肽的插膜深度与角度

为探讨HIV -1gp41N端融合肽诱导膜融合的机理 ,利用傅里叶变换红外光谱技术研究了化学方法合成的代表HIV -1gp41N末端的23肽 (HIVWT)分别与酸性POPG和中性POPC脂膜作用后 ,多肽H/D交换程度的变化及其在膜中的取向。结果表明 ,HIVWT 分子中的大部份氨基酸残基被POPG脂膜保护 ,分子骨架上的酰胺质子只有11.9 %可被D交换 ,而HIVWT 被POPC脂膜保护的程度则小得多 ;在POPG脂质体中 ,HIVWT 分子中的α -螺旋与脂双层平面的角度为29±2°,β-折叠与脂双层平面的夹角为25±1°。在POPC脂质体中 ,HIVWT 分子的α -螺旋与脂双层平面的角度为22±1°;β-折叠与脂双层平面的夹角为26±3°。根据实验结果 ,对HIVWT 的插膜状态进行了讨论。

牛胰多肽(BPP)与DPPC脂质体相互作用的付立叶变换红外光谱研究

本文详细报导用付立叶变换红外光谱法研究去氧胆盐(DOC)和牛胰多肽(BPP)与DPPC脂质体的相互作用.发现DOC和脂质作作用后,DPPC的CH:对称和反对称伸展振动频率向高波数方向移动,相交曲线变宽,相变温度降低;BPP和DPPC作用后,红外光谱无明显变化,但它却能抑制由DOC对DPPC脂质体的上述作用.从而对BPP具有细胞保护作用的分子机制作了进一步的阐述.

海藻糖对载药脂质体在干燥-再水化过程中的保护作用

包载抗肿瘤药物阿糖胞苷及阿霉素的脂质体,在真空干燥-再水化后,其内含物大部分漏出(保存率在20％以下)。在有足够数量海藻糖存在时,其内含物保存率可达80％以上。干燥状态下贮存,明显地比水化状态脂质体具有更良好的稳定性,本文所用方法对载药脂质体在临床中的应用有一定意义。

付里叶变换红外光谱研究短杆菌肽A及其在脂双层中加Na~＋前后的构象变化

用ＦＴＩＲ光谱研究了短杆菌肽Ａ（ＧＡ）在固态，组装入ＤＰＰＣ脂持体，以及Ｎａ＋结合状态的构象变化。固态时酰胺Ⅰ带峰位于１６３ｃｍ－１左右，且在１６８５ｃｍ－１处有一肩峰；酰胺Ⅱ带位于１５３０ｃｍ１左右，整个分子为反平行的β螺旋结构，为非通道构象。当ＧＡ组装入脂质体后，酰胺Ⅰ带仍位于１６３３ｃｍ－１，但１６８５ｃｍ－１的肩峰消失，酰胺Ⅱ带移至１５５０ｃｍ－１，分子间氢键转变为分子内氢键，二聚体从原来的双股螺旋变为头－头相连的单股螺旋，是ＧＡ的膜内通道构象。Ｎａ＋的结合并不改变ＧＡ的骨架结构，但通过对酰胺Ⅰ带的拟合分析发现：加Ｎａ＋后位于１６４４ｃｍ－１的无规结构含量减少１０％，而有序结构增加，提示部分无视结构可能有一种“门”的作用：当无离子通过时为“关闭”状态，当与离子结合后即“打开”，这样通过构象的改变来实现其通道功能。

牛胰多肽与CL／PC脂质体作用后二级结构的变化

用傅立叶变换红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）研究了ＢＰＰ与膜作用后其二级结构的变化。通过对红外光谱中酰胺Ｉ谱带进行解卷积、微分双曲线拟合等处理，结果表明，ＢＰＰ与脂膜作用后，其二级结构中α－螺旋成分增多，无规卷曲成分减少。

牛胰多肽(BPP)及去氧胆酸盐(DOC)与DMPC脂质体相互作用的激光拉曼光谱研究

本文报导用激光拉曼光谱技术研究牛胰多酞(BPP)和去氧胆酸盐(DOC)与DMPC脂质体的相互作用.结果表明,BPP与DMPC之间存在较强的疏水作用,从I_(2880cm)^(-1)/I_(2345cm)^(-1)强度比说明,BPP能使磷脂分子间协同作用加强,抑制由DOC所产生的磷脂分子间作用减弱.从C—C(?)动强度比I_(1998cm)^(-1)/I_((?)25cm)^(-1),说明BPP使磷脂分子内部gauche/trans构象比值下降,同时表现出抑制由DOC产生的guache/trans比值升高的作用.此外,BPP与DMPC作用后,磷脂头部基团外C—N伸缩振动波数向低波数向低波数方向从715cm^(-1)移至710cm^(-1),I_(715cm)^(-1)/I_(1295cm)^(-1)强度比值降低,提示BPP与DMPC之间除了有较强的疏水作用外,同间也存在静电相互作用.

麦胚凝集素作用下膜血型糖蛋白A构象变化研究

为进一步验证麦胚凝集素作用下膜血型糖蛋白Ａ空间构象的变化，本文用傅里叶变换红外技术，定量测定了麦胚凝集素作用下，溶液血型糖蛋白Ａ和脂蛋白体膜血型糖蛋白Ａ的二级结构的改变，发现麦胚凝集素结合于血型糖蛋白Ａ导致血型糖蛋白Ａα—螺旋减少，β—结构增加，麦胚凝集素的抑制剂Ｎ—乙酰葡萄糖胺对麦胚凝集素诱导的血型糖蛋白Ａ二级结构的改变有抑制作用。本文同时用扫描隧道显微术直接观察了麦胚凝集素结合前后膜血型糖蛋白Ａ分子形态的变化。

牛胰多肽（BPP）抑制CL／PC脂质体的膜融合

Ｃａ２＋能诱发ＣＬ／ＰＣ脂质体的聚集，漏出及进一步的融合。其作用大小随着Ｃａ２＋浓度的增高而增强。吸收、荧光和冷冻断裂电镜等方法所得结果证明了这一点。ＢＰＰ抑制由Ｃａ２＋诱发的ＣＬ／ＰＣ脂质体的聚集和融合，其作用的大小随ＢＰＰ的增加而增大。上述三种方法从不同角度都给出了同样结果，肯定了ＢＰＰ抑制ＣＬ／ＰＣ脂质体由Ｃａ２＋诱发的聚集和融合作用。

海藻糖对聚乙二醇融合脂质体的防护

在研究冻干脂质体以便长期保存?,人们发现糖类对脂质体有良好的保护作用。其中以海藻糖作用最为明显。Crowe在分析糖的这一保护机制时,认为糖能取代膜表面逐渐脱去的结合水,从而维持着膜表面原有的“水化”状态。我们通过对海藻糖抑制聚乙二醇诱导脂质体融合的研究,支持了上述观点。