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武漢植物園在納米銀與蛋白質相互作用研究中取得進展

2019-06-05 武漢植物園
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    納米銀(Silver nanoparticles)是空間三個維度都處于1-100 nm范圍內由銀原子構成的具有特殊性質的材料,由于具有卓越的抗菌性能,被廣泛用于人類生產生活的各個領域。然而,隨著納米銀使用的增加,越來越多的納米銀釋放到環境中,由此可能對生物體造成毒害,從而破壞生態系統的結構和功能,進而對人類的健康造成危害。盡管目前對于納米銀的毒性是來自其釋放的銀離子還是納米顆粒本身存在很大的爭議,但是一旦被生物體吸收和內化,納米銀就會立即與生物體內的蛋白質相互作用,產生無法預料的后果。

  生物體大多數蛋白質都至少含有一個巰基,巰基在這些蛋白質中可能起反應活性中心或穩定蛋白質結構的功能。中國科學院武漢植物園水生植物生物學學科組副研究員江紅生,在研究員李偉和教授Brigitte Gontero的指導下,選擇了在糖酵解及卡爾文循環中起關鍵作用的酶—甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)和在三羧酸循環及C4代謝途徑的關鍵酶—蘋果酸脫氫酶(MDH,研究了納米銀與蛋白質的相互作用。研究發現兩種酶氨基酸序列中的巰基都與銀元素發生結合,導致自由巰基含量顯著減少,從而降低兩種酶的活性;基于酶活的IC50數值的比較,發現AgNPs通過釋放銀離子和蛋白質中巰基相互作用。當酶的反應活性中心包含巰基時,銀元素與巰基結合后,酶迅速喪失活性;而當其部位的巰基與銀元素結合后,蛋白質二級結構發生改變,導致酶活性喪失。因此,蛋白質中巰基的位置和功能決定了蛋白質與納米銀相作用方式(如圖)。

    該研究全面闡明了巰基在蛋白質與AgNPs相互作用過程中所承擔的作用,有助于深入理解AgNPs對生物產生毒性的機理。該研究受到中科院B類先導專項的資助(XDB31010000),其成果以Interaction between Silver Nanoparticles and Two Dehydrogenases: Role of Thiol Groups 為題發表在國際期刊Small上。

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納米銀和GAPDHMDH相互作用示意圖 

打印 責任編輯:葉瑞優

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