氧化石墨烯對蛋白質(zhì)和DNA的構(gòu)象和功能的影響.pdf

1、氧化石墨烯(GO)是一種新型納米材料,在生物系統(tǒng)中的應(yīng)用日益受到重視并展現(xiàn)出很大的潛力,但其分子水平上的生物安全性目前尚缺充分的實驗研究支持。本文采用紫外–可見吸收、熒光、圓二色(CD)、傅里葉變換紅外(FT-IR)光譜等分子光譜學手段,結(jié)合體外酶活試驗和實時熒光定量PCR(RT-qPCR)技術(shù),研究了GO對蛋白質(zhì)和DNA的構(gòu)象和功能的影響,以期為評價GO的生物安全性提供實驗依據(jù)。
　　以過氧化氫酶(CAT)作為模型蛋白質(zhì),通過分

2、子光譜學手段和體外酶活試驗,分別研究了GO對蛋白質(zhì)構(gòu)象和功能的影響。CD連同F(xiàn)T-IR和吸收光譜測定顯示,GO引起CAT中α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角含量的降低以及β-折疊和無規(guī)卷曲含量的增加,導致蛋白質(zhì)骨架的變松和去折疊。根據(jù)同步熒光和熒光發(fā)射連同吸收光譜分析,GO使得CAT中內(nèi)在的疏水性氨基酸(主要是色氨酸)暴露出來,且明顯淬滅了CAT的內(nèi)源熒光。這些光譜學結(jié)果表明,CAT的三級和二級結(jié)構(gòu)被GO所改變,且這些改變對GO的濃度和處理時間呈現(xiàn)依賴

3、性。體外酶活測試顯示,CAT活性被GO所抑制,且這種抑制作用呈現(xiàn)濃度和時間依賴性。
　　以小牛胸腺DNA(ctDNA)作為模型DNA,通過分子光譜學手段,研究了GO對DNA構(gòu)象的影響;以大腸桿菌BW25113基因組DNA中g(shù)apA基因作為模型DNA,通過RT-qPCR技術(shù),研究了GO對DNA復制功能的影響。CD、熒光和吸收光譜測定均顯示,GO與ctDNA之間發(fā)生單一嵌插結(jié)合,插入方式可能是GO以其單原子片層嵌入ctDNA堿基對片層

4、之間,這種嵌插作用誘導了ctDNA二級結(jié)構(gòu)的改變,削弱了其堿基對間的π–π堆積作用,使其原本收縮的結(jié)構(gòu)變得松散,但未引起其雙螺旋結(jié)構(gòu)的解旋。熒光光譜分析還顯示,GO明顯淬滅了ctDNA的外源熒光,淬滅機理屬于靜態(tài)淬滅。另外,基于吸收光譜數(shù)據(jù)計算得到GO與ctDNA之間的結(jié)合常數(shù)。RT-qPCR實驗顯示,GO使得DNA的RT-qPCR擴增曲線和熔解曲線均發(fā)生明顯變化,PCR擴增效率變低,PCR反應(yīng)被抑制,導致非特異性擴增反應(yīng)發(fā)生。這些結(jié)果