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膜蛋白是一类结构比较独特的蛋白质,在细胞内有着重要的生理功能,是膜功能的主要表达者,光合作用中的光能吸收、传递和转化都是在具有光合活性的光合膜蛋白复合体中进行的。光合膜蛋白作为膜蛋白的复合体,不仅能够充分利用光能,发挥光合作用这一重要的化学反应在能源开发和利用中的重要作用,还有利于各种光合功能器件的构建,此外对各种疾病的治疗也发挥着举足轻重的作用。对于膜蛋白所承担的重要生物学功能的深入理解有赖于膜蛋白三维结构的解析,而通过各种方法获得在体外能够稳定存在的膜蛋白是目前对膜蛋白的结构与功能进行研究的关键步骤。
本课题在实验室前期研究的基础上,以钝顶螺旋藻光合膜蛋白复合物PSI作为研究对象,通过不同表面活性剂对比的方法对PSI的提取纯化过程进行了研究,同时选用不同的表面活性剂对PSI的结构及稳定性进行了系统研究。
首先,针对前期人们所担忧的在提取PSI的过程中,选用Triton X-100可能会使PSI亚基丢失的问题,本实验又选取比较温和的表面活性剂十二烷基-β-麦芽糖苷(DDM)作为增溶剂进行对比,有效调控实验过程中的各种条件,最后证明两种表面活性剂均能够得到结构完整的PSI颗粒,为今后实验中用Triton X-100作为增溶剂提取纯化PSI提供了实验依据。
其次,在分离得到结构完整的PSI之后,选取了膜蛋白研究中常用的化学表面活性剂分别从PSI的多肽组成、色素组成及聚集状态等方面对其进行了系统研究。通过研究发现了在维持PSI结构完整性、延长其热力学稳定性的等方面合适的表面活性剂。
最后,参考前期的实验方法和结论,对肽表面活性剂与PSI之间的相互作用进行了初步的研究,发现肽在维持PSI结构完整性方面具有很大的优越性,是常见的化学表面活性剂所无法比拟的,证实了肽在稳定膜蛋白方面有着巨大的潜力。
本研究为今后肽表面活性剂的设计合成奠定了基础,同时对表面活性剂稳定膜蛋白机理的解析具有指导意义。