第30卷，第11期 2010年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 30, No. 11,pp3047-3051
November,2010
丝素蛋白在甲醇-水混合溶剂中构象变化的光谱学研究
马林，何维仁，黄爱民，李立硕，童张法，韦俏娜，黄子伦
广西大学化学化工学院，广西南宁530004
摘要应用阀二色谱、内源荧光和外源荧光探针研究了丝素蛋白在甲醇-水混合溶剂中的构象变化及机理。结果显示，在浓度低于30%(V/V)的甲醇-水混合溶剂中，处于无规卷曲状态的丝素蛋白可以通过疏水相互作用形成小的疏水区域，随着甲醇浓度的增加，丝素蛋白发生由无规卷曲向9折叠的构象转变，削弱了疏水侧链的相互作用。分析表明，丝素蛋白的构象变化与溶剂体系的微观结构密切相关，其稳定性主要由肽键单元与混合落剂中的分子族之间的相互作用决定。低浓度的甲醇一水混合溶剂保持水固有的氢键结构，对丝素蛋白肽键单元的溶剂化和丝素蛋白构象的影响较小，而随着甲醇浓度的增加，溶剂结构出现由四面体结构的水分子簇向链状结构的甲醇分子簇的转变，丝素蛋白通过形成分子内氢键减少肽键单元与溶剂分子的接触，从而引发丝素蛋白的构象转变。
关键词丝索蛋白；甲醇；构象变化；荧光光谱；圆二色
中图分类号：O657.3
引言
文献标识码：A
DOl; 10. 3964/j. issn. 10000593(2010)11-3047-05
近年来，国内外对丝素蛋白生物材料的制备和应用得到了很大发展，制备结构和性能可调控的丝素蛋白材料以适应实际应用的需要已经逐步成为科研工作者的工作重点。利用
垂丝是最早被利用的天然蛋白质之一，由于其组成、结构和成纤机理赋予它天生的各种优良的纤维秉性而享有“纤维皇后"的美誉。丝索蛋白(SF，silkfibroin)是蚕丝最主要的组成部分，随着对其独特氨基酸成分、结晶结构和理化性能研究的深入(-3)，尤其是近年来垂丝多用途开发向高新技术的渗透，国内外对丝索蛋白的应用正从传统的纺织领域积极向生物医药、化妆品、食品等领域拓展，丝索蛋白由于其优异的力学性能、生物相容性和可生物降解性而在组织工程(4) 和药物缓释材料[5]等领域展现出巨大的应用前景。
丝素白在稀液中主要以无规线团形式存在，但是对于丝素蛋白而言，无规卷曲并不是热力学上稳定的结构，在一定的外界条件下（如温度、浓度、溶剂、离子作用及应力等)会发生由无规卷曲向3折叠的构象变化，并伴随着丝素蛋白由水溶性的无规线团向不溶于水的半结晶结构的转变[13]；另一方面，在某些盐和酸的作用下，丝素蛋白的构象也可以发生由β折叠向无规卷曲的转变。丝素蛋白这种在可控条件下可以实现水溶性与非水溶性的双向转化的特点，使其可以非常方便地制成纤维、粉末、薄膜、凝胶、多孔支架等多种形式，为其在生物医药领域的应用提供良好的基础[4. 5]。
收稿日期：2009-12-16，修订日期：2010-03-22
基金项目：国家自然科学基金项甘(20766001)资助
作者简介：马林，1974年生，广西大学化学化工学院副教授万方数据
甲醇诱导丝素蛋白产生由无规卷曲向β折叠的转变是丝素蛋白材料制备中最普遍的方法14-5J，但是，甲醇-水混合溶剂中丝素蛋白构象变化的机理尚有待进一步研究。
本文分析了丝素蛋白在系列浓度的甲醇-水混合游剂中的圆二色谱(CD)和发射荧光光谱。圆二色谱是研究溶液中生物大分子构象的重要手段，可以有效探测蛋白质二级结构的变化。蛋白质内源性荧光的重要特征之一是对环境的变化很敏感，蛋白质的构象转变、变性、结构域的缔结、与底物结合，都会引起内源性荧光生色基困局部环境的改变，因此可以为了解蛋白质的构象变化提供大量有用信息，结合外源荧光探针8-苯胺基茶-1-磺酸镁(ANS)的光谱分析，我们根据溶剂微观结构的变化探讨了丝素蛋白在甲醇-水混合溶剂中构象转变的机理，为丝素蛋白材料的结构性能调控提供理论依据。
1实验部分 1.1试剂
无水碳酸钠（分析纯，汕头市西陇化工有限公司）、甲醇（光谐纯，美国Sigma公司）、浪化锂（化学纯，国药集团化学
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