蛋白质折叠和解折叠的微观机理和动态过程是生命科学领域内分子科学研究的重要内容。本项目拟利用晶体结构清楚的R-藻蓝蛋白的Alpha和Beta亚基为主要研究对象,以纳秒级、皮秒级时间分辨荧光光谱和激光扫描共聚焦荧光显微镜单分子探测设备为主要手段,探测荧光强度、频率、各向异性等物理参量随蛋白质折叠和解折叠过程的动态变化,获得相应过程的动力学特性(反应级数、时间常数,等);利用Beta亚基具有能量传递的理
以R-藻蓝蛋白a亚基和b亚基作为蛋白质折叠和解折叠研究模型,通过监控光谱位移、荧光恢复和猝灭、能量转移效率等参量变化展示出蛋白质折叠和解折叠过程中亚基分子动态特性。用分子量测定、电泳和光谱等方法对复性的亚基进行表征,证明亚基折叠正确。 以a亚基内在的PCB色团和Trp128色团作为双探针再折叠过程中PCB色素构型改变以及色素-蛋白氢键、疏水作用网络的恢复依次发生,分别对应光谱峰的蓝移和荧光的恢复。通过光谱响应,荧光各向异性和荧光共振能量转移等观测双色b亚基再折叠随透析时间经历三个阶段,光谱峰蓝移对应色素由卷曲构型向伸展构型转变;色素荧光强度和总荧光产率线性上升对应色素周围氢键和疏水作用网络结构重建,色素刚性恢复;荧光共振能量转移效率的增大对应于蛋白骨架的运动使两色素距离靠近和(或)分子取向夹角变小,并根据转移效率的定量改变推测出E螺旋的旋转角度。解折叠过程经历相似的阶段变化。在亚基的解折叠过程中,脲、酸(pH≥3)、温度各自都可以引起蛋白骨架运动和破坏色素-蛋白疏水作用网络,但是都不能导致色素构型转变;只有酸和脲并存或者pH<3时才能发生光谱峰红移的现象,表明PCB色素构色素构型改变。