《離子注入模式蛋白酶引起構象和功能改變的機理研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由黃青擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離子注入模式蛋白酶引起構象和功能改變的機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃青
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自從發現離子注入生物效應以來，低能離子與生物體相互作用研究已成為一個新的方向，研究結果的套用產生了重要的社會影響。離子注入生物體原初損傷和生物學效應的'因－果'關係一直是該方向研究的重點。作為研究原初損傷的簡化模型，離子注入有機小分子研究取得進展，並形成新的分支。本項目旨在建立研究低能離子輻照生物大分子原初損傷過程的新方法，以模式蛋白辣根過氧化物酶為對象，套用生物光譜學方法,探測離子輻照後蛋白酶構象的改變，特別是二級和三級結構的變化；集成多學科分析技術，探測離子輻照後蛋白功能的變化，計算吉布斯自由能ΔG和表觀變性焓ΔH，建立離子輻射對HRP變性的數值模型，解析離子輻射對HRP作用的數值關係；運用偏振拉曼色散光譜和螢光光譜，區分離子輻照對蛋白基質和輔基的各自影響及催化功能的改變。這項研究可以為離子注入蛋白質的原初損傷提供基本數據，對進一步理解更複雜的離子輻射對生物體的作用機理奠定基礎。
結題摘要
自從發現低能離子注入生物效應以來，離子束生物工程和技術得到重視和發展，並取得一定的經濟效益和社會影響，關於荷能粒子對生物作用機理的研究也成為一個新的研究方向。特別是近年來，隨著人們對輻射生物學效應進一步深入研究，認識到在生物輻射損傷和防護方面蛋白質起了至關重要的作用，這使蛋白質輻射損傷的機理研究成為輻射生物學研究的一個熱點。荷能粒子輻射對蛋白質損傷的機理很複雜，涉及蛋白質及基本單元胺基酸的損傷、主鏈和支鏈的損傷等，此外，還有蛋白質中非朊基的損傷。所以，本項目的目的和任務就是對模式蛋白質及其組分分子的輻射損傷機理進行比較深入和系統的研究，一方面探索荷能離子輻射對蛋白質損傷作用的機理及一般規律，另一方面建立合適的定性和定量分析的方法。具體說來，我們從研究蛋白質胺基酸、肽鏈和非朊基的損傷入手，層層深入，既研究了荷能粒子與其生物分子的直接作用，也研究了輻射通過一些活性氧化物質（ROS）如羥基自由基、過氧化氫等所導致的間接作用，比較蛋白質及胺基酸的輻射敏感性，解析輻射分解反應通道和產物，得到一些定性和定量關係。在方法上，我們主要利用和發展一些光譜手段，包括螢光、拉曼、紅外等方法，定性和定量研究了荷能粒子引起蛋白質及組成分子的損傷。例如，我們在研究中提出可以利用血紅素損傷發出的螢光信號對蛋白質損傷進行定量和實時觀測，提出了套用紅外光譜及顯微成像、表面增強拉曼光譜、三維螢光光譜等分析方法研究輻射生物學效應。經過三年不懈的努力和探索，並得益於國家自然科學基金的資助和支持，我們無論在輻射損傷機理還是和光譜定量分析方法上都取得了持續和重要的進展，研究成果相繼發表在相關專業的重要國際期刊上，如：Nucl. Instrum. Meth. B、Plasma Processes & Polymers、Radiat Phys. Chem.、Water Res、Environ. Sci. Technol.、J. Hazard. Mater.、Chem Commun、Analyst、Adv. Mater.、J. Mol. Struct. 等，已經發表SCI收錄文章30餘篇。同時，我們在研究中還發現和提出了新的問題，這為下一步拓展和深入關於蛋白質離子輻射作用機理研究起了一個良好的開端，打下了較堅實的基礎。
