《武汉工程大学学报》 2017年02期
120-126
出版日期：2017-05-04
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
Bola表面活性剂与牛血清蛋白相互作用的光谱研究
WANG X， ZHANG Q， FANG C，et al. Spectroscopic studies on interaction of bovine serum albumin with bola surfactant［J］. Journal of Wuhan Institute of Technology， 2017，39（2）：120-126.蛋白质-表面活性剂复配体系的研究一直是人们十分感兴趣的课题，因为它们在食品、生物、医药、化妆品领域有着重要而广泛的应用［1-5］. 已有文献报道的关于表面活性剂与蛋白质相互作用的研究，大多集中于常见的如十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）或者十六烷基三甲基溴化铵（hexadecyltrimethy ammonium bromide，CTAB）等单链表面活性剂，而与Bola表面活性剂相关的还很少［6-9］. 20世纪80年代，德国的Fuhrhop［10］教授首先使用了Bola 两亲化合物（Bola-amphiphile）这一名词. 与只含有一个亲水基和一个亲油基的传统表面活性剂不同，Bola型表面活性剂是由两个极性头基用一根或多根疏水链连接键合起来的化合物［11］. 因此相对于同类型的传统表面活性剂，Bola型表面活性剂的临界胶束浓度（critical micelle concentration，CMC）较高，Kfafft点较低，常温下在水中具有较好的溶解性等特点［12］. 由于具有特殊结构和强的亲水性，Bola表面活性剂有望表现出更有效的与蛋白质相互作用的行为. 本文利用荧光光谱［13］、紫外吸收光谱［14］以及圆二色光谱［15］研究了Bola（Me）、Bola（Et）、Bola（Pr）三种不同疏水头基的Bola表面活性剂与BSA在pH=7.4的Na2HPO3-NaH2PO3缓冲溶液中的相互作用，并结合实验数据得到的猝灭常数等参数，初步阐明了Bola表面活性剂与BSA的结合机理及作用规律，特别是Bola表面活性剂的不同头基烷基链对二者相互作用的影响. 1 实验部分1.1 试剂与仪器试剂：BSA，BR级，纯度>99.0%，上海如吉生物科技发展有限公司；3种不同疏水头基的Bola表面活性剂（Bola（Me）、Bola（Et）、Bola（Pr））按文献［16］方法自制，结构式如图1；pH=7.4的Na2HPO3-NaH2PO3缓冲溶液（PBS），由磷酸氢二钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）和磷酸二氢钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）配制而成. 本文中若无特别说明，均以此缓冲溶液作为溶剂配制实验所用溶液. 仪器：FP-6500型荧光分光光度计（日本），Perkin Elmer Lambda 35紫外可见分光光度计（美国），J-1500型圆二色光谱仪（日本），5?μL微量进样器（上海安亭微量进样器厂），200?μL移液器（上海携科生物科技有限公司），BSA 124S电子天平. 1.2 实验方法1.2.1 内源荧光光谱 BSA的原溶液（1.0×10-5?mol/L）用PBS溶液配制，冷藏保存，使用前稀释到所需浓度. 移取3?mL?BSA原溶液于5?mL石英比色皿中，使用微量进样器逐次加入5?μL表面活性剂浓溶液，采用荧光光谱仪在室温（298?K）下记录BSA在290?nm~450?nm的荧光激发光谱，固定激发波长为280?nm，狭缝宽度为10/2.5?nm. 1.2.2 同步荧光光谱 在室温（298?K）下分别记录BSA在3种Bola表面活性剂存在下在激发和发射波长差[Δλ]分别为20?nm和60?nm时的同步荧光光谱，狭缝宽度为10/2.5? nm，扫描范围为200 nm~450 ?nm. 1.2.3 紫外吸收光谱 配制一定浓度的BSA与Bola表面活性剂的混合溶液，室温（298 K）下扫描其紫外吸收光谱，扫描范围为200?nm~350?nm. 1.2.4 圆二色光谱 配制一定浓度的BSA以及BSA与Bola表面活性剂的混合溶液，注入1?mm路径的圆形石英比色皿中，室温（298 K）下在圆二色光谱仪上扫描其圆二色谱，扫描范围为190?nm~260?nm，扫描间隔为0.5?s. 2 结果与讨论2.1 Bola表面活性剂对BSA的荧光猝灭作用BSA的内源荧光主要来自于分子中酪氨酸（Tyr）和色氨酸（Trp）残基，它们在某些物质的作用下会发生荧光猝灭［17］. 实验表明：固定BSA的量，分别向其中加入一定浓度的表面活性剂溶液，3种Bola表面活性剂［Bola（Me）、Bola（Et）、Bola（Pr）］均能在与BSA的相互作用中猝灭BSA的荧光强度，BSA的内源荧光谱图出现相似的变化规律. 图2为25 ℃下，Bola（Me）猝灭BSA的荧光光谱图，BSA分子中色氨酸残基的最大荧光强度的波长位于约345?nm左右. 随着Bola（Me）的加入，表面活性剂的浓度增加，BSA的内源荧光强度呈现有规律的下降，但其荧光光谱图峰形是不变的，表明Bola（Me）对BSA的荧光有猝灭作用. 同时，BSA的最大发射波长有明显的蓝移现象，当Bola（Me）的浓度从0 μmol/L增大到80 μmol/L时，BSA的最大发射波长从343?nm蓝移到327?nm，这可能是由于Bola表面活性剂的加入使BSA所处的微环境发生了变化. 3种Bola表面活性剂的浓度对BSA的荧光最大发射波长的影响如图3，随着Bola表面活性剂浓度的增大，BSA的荧光最大发射波长均出现不同程度的蓝移现象. 原因可能是，随着表面活性剂浓度的增加，BSA与Bola表面活性剂阳离子头基之间的静电吸引和烷基链间的疏水作用增强，从而使得BSA的构象发生改变［18］，造成Bola/BSA体系荧光发射最大波长蓝移. 对于含有不同链长疏水头基的Bola表面活性剂，可以观察到Bola/BSA体系最大荧光波长蓝移程度大小变化顺序为：Bola（Me）