● 摘要
摘 要
生物膜是由磷脂、蛋白质、多糖等生物分子组装成的一种超分子结构，是细胞生命活动的重要组成部分。目前，临床上的许多疾病都与生物膜密切相关。髓鞘碱性蛋白(MBP)为中枢神经系统中髓鞘膜蛋白重要成分，在髓鞘功能和结构上都发挥着至关重要的作用，MBP与多发性硬化、实验性变态反应性脑脊髓炎(EAE)等多种神经疾病都相关。MBP有许多可溶性蛋白的典型特征，并与细胞膜脂质分子有很强的相互作用，引起蛋白的构象发生变化，从而维持髓鞘结构和功能的稳定。本文通过Langmuir-Blodgett(LB)技术和原子力显微镜(AFM)等技术手段对带正电的MBP和中性磷脂(DPPC、DPPE)、负电性脂质(DPPS、DPPG)以及不饱和脂质(DOPC)的相互作用进行了研究。
1. 髓鞘碱性蛋白与中性脂质分子二棕榈酰基磷脂胆碱(DPPC)、二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺(DPPE)的相互作用。通过Langmuir单层膜的表面压力-平均分子面积(π-A)曲线的测定与分析，分别对不同浓度的髓鞘碱性蛋白与细胞膜中不同头部基团脂质分子 DPPC、DPPE在空气/液体界面上相互作用过程进行了系统的研究。实验结果表明：(1) 当界面上脂质含量一定时，亚相中随着MBP浓度的增大，DPPC、DPPE单层膜的等温线向平均分子面积较大的方向移动；当亚相中MBP含量一定时，随着脂质含量的增加，单层膜的等温线也向平均分子面积较大的方向移动，且磷脂分子越多，等温线的面积变化量越小；(2) 在单层膜表面压力为10mN/m时，一个MBP分子分别结合127±3个DPPC分子和93±2个DPPE分子, 随着表面压力增大，当MBP分子分别与两种磷脂分子相互作用时，MBP插入到磷脂单层界面的个数逐渐减少；(3) 用原子力显微镜(AFM)对DPPC、DPPE在不同浓度MBP亚相上单层膜的表面形貌进行了观测，发现MBP对DPPC、DPPE单层膜结构具有明显的影响。随着蛋白浓度的增加，脂分子形成的单层膜变得较为疏松，且MBP分子易于插入到分子头部较小的DPPE单层膜中；(4) 当在蛋白亚相上磷脂单层表面压力为10mN/m时，π-T曲线的测试结果表明蛋白的存在使DPPC单层膜的表面压力逐渐减小，且蛋白浓度越大表面压力降低越多，DPPC被MBP带入到亚相中越多；(5) 对于DPPE单层膜，蛋白通过与DPPE相互作用插入到界面膜中，引起表面压力增大，且蛋白浓度越高，压力变化量越大。研究发现，磷脂分子头部基团在髓鞘碱性蛋白与脂质相互作用过程中起到关键的作用，这对了解中枢神经系统髓鞘结构和功能具有重要的生物学意义。
2. 髓鞘碱性蛋白与负电性的二棕榈酰基磷脂酰丝氨酸(DPPS)、二棕榈酰基磷脂酰甘油钠(DPPG)脂质间的相互作用。通过分析单分子膜的表面压力-平均分子面积(π-A)曲线，研究了不同浓度的MBP对 DPPS、DPPG在空气/液体界面上单层膜的影响。实验结果表明：在亚相中不同浓度MBP溶液的界面上，DPPS、DPPG单层膜的等温线及分子的排列都发生了较大的变化。在一定表面压力下，当MBP浓度增大时，单层膜的π-A曲线向平均分子面积较大的方向移动。在理论方面，计算了蛋白质和脂质相互作用的分配系数以及蛋白质分子插入到脂质膜中的面积和数量，当表面压力为10mN/m时，一个MBP分子分别结合58±4个DPPS分子和37±6个DPPG分子。利用原子力显微镜(AFM)对DPPS、DPPG单层膜的表面形貌进行了观测，实验发现，随着蛋白浓度的增加，脂分子形成的单层膜的构象发生改变，且MBP分子易于插入到极限面积较小的DPPG单层膜中。
3. 髓鞘碱性蛋白与不饱和脂质二油酰基磷脂酰基胆碱(DOPC)的相互作用研究。深入分析了其单分子膜的表面压力-面积(π-A)等温曲线。对不同浓度的MBP与 DOPC二元混合系统在空气/亚相上的单分子膜进行了热力学分析。实验结果表明：DOPC添加到含有不同浓度MBP的亚相中，膜的压缩性以及分子的排列都发生了较大的变化。在同一膜压下，随着MBP浓度的增大，混合单分子膜的面积也随之增加。通过π-A曲线，定量的计算了蛋白质和磷脂相互作用的混合系数以及蛋白质分子吸附到脂质单层膜中的数量, 最终得到在表面压力为10mN/m时，一个MBP分子对应76±3个的DOPC分子，并利用AFM对MBP吸附到脂质膜的表面形貌进行了观测。
关键词：髓鞘碱性蛋白，磷脂，Langmuir单层膜，分配系数，原子力显微镜
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