芳香族氨基酸与生物膜相互作用的固体核磁共振谱学研究

大量研究发现亲水性肽和外周膜蛋白与细胞膜的接触和结合大多是通过含有碱性氨基酸-芳香族氨基酸簇这一基序实现的。这一序列模式不仅影响蛋白的折叠和功能，同样对细胞膜的局部破坏、渗透及融合等也十分重要，其中色氨酸的作用尤为突出和复杂。 .. 固态核磁共振技术已被证明是研究膜蛋白结构、与配体相互作用及在质膜流动双分子层环境中构象动态行为的一个强有力手段。由于膜脂分子的快速横向扩散和轴向旋转及侧链构象的柔性使得分子内/间1H…1H间的偶极耦合效应强度被极大地减弱，以高分辨率氢谱为平台的固体核磁技术已成为研究质膜的动态构象、质膜与肽/蛋白相互作用的重要手段。.. 本工作拟在已有研究工作的基础上，采用已有或开发新颖的各种相关实验方法及距离测定方法，从分子水平上深入和系统研究色氨酸及其它芳香族氨基酸在磷脂膜中穿透深度及动态构象，进而阐明其与细胞膜多重相互作用的机制。

生物膜的双分子层结构决定了它具有疏水性的内核和亲水性的表面，而这一显著特征极大地影响着膜蛋白的折叠方式和功能，如整合膜蛋白的跨膜-螺旋结构主要来源于脂膜双分子层的疏水性，而外周蛋白由于大量亲水性残基的存在，结构的随意性则很大。这一结构特征决定了采用研究方法的不同和研究难易程度的不同。. 大量研究表明，两亲性肽和外周膜蛋白与生物膜的接触和结合大多是通过含有芳香族氨基酸这一基序实现的。这一序列模式不仅影响蛋白的折叠和功能，同样对细胞膜的局部破坏、渗透及融合等也十分重要，其中色氨酸的作用尤为突出和复杂。. 由于膜脂分子存在着快速横向扩散和轴向旋转运动，以及侧链构象的柔性使得磷脂分子内和分子间1H…1H 间的偶极耦合作应强度被极大地减弱，高分辨率氢谱便成为了固体核磁共振研究生物膜膜的动态构象、膜与肽/蛋白相互作用的重要手段。. 本课题首先采用了多种固体核磁实验方法从分子水平上深入和系统研究了色氨酸及其它芳香性氨基酸在磷脂膜中作用位点及动态构象，进而阐明其与细胞膜多重相互作用的机制。结论得到了红外光谱、荧光光谱实验及量化计算的验证。进而，利用已获得的研究成果,本课题初步探讨了磷脂双分子层对七跨膜蛋白质细菌视紫红质跨膜结构和功能的调控作用及芳香性残基对细菌视紫红质光循环和质子传输机制的影响。