【中國科學報】研究揭示放電等離子體對蛋白質輻射作用

2020-11-27 中國科學院

  記者日前從中科院合肥物質科學研究院獲悉,該院技術生物與農業工程研究所研究員黃青帶領的小組在蛋白質輻射作用機理及光譜研究方面取得新進展。相關成果近日以封面文章形式發表於《等離子體過程與聚合物》雜誌。

  據了解,輻射分為電磁和粒子輻射,輻射技術在癌症治療、農作物與微生物育種等生物、醫學領域得到越來越廣泛的應用。但輻射可引起生物體發生DNA斷裂、脂質過氧化、蛋白質結構/功能改變、基因變異、細胞凋亡與壞死等多種生物學效應。相應地,其生物光譜信號也隨之發生改變。因而,通過測量輻射條件下的各種生物光譜信號,可研究輻射作用的過程和機理。利用光譜技術,能快速、靈敏、無損地檢測生物分子結構/功能變化及其在生物體內的化學變化過程。

  在黃青的指導下,博士生柯志剛利用氣—液界面等離子體放電作用於生物分子溶液,研究放電等離子體對重要模式蛋白——辣根過氧化物酶(HRP)的作用機理。通過觀測和研究蛋白質在等離子體處理條件下的螢光變化,研究人員發現等離子體放電可引起蛋白酶的失活、輔基血紅素的損傷、鐵離子的釋放以及血紅素損傷螢光產物的生成,並且酶活性的降低與血紅素損傷趨勢相同。

  該研究驗證了蛋白質螢光變化主要來自於輻射條件下的血紅素損傷而產生的螢光物質,其螢光強度可作為輻射損傷的分析指標;證實了放電等離子體產生的羥基自由基是使蛋白質失活變性的主要因素,生成的過氧化氫則是引起血紅素損傷而生成螢光產物的直接原因,蛋白質構象破壞導致血紅素損傷過程加快。此外,UV輻射也可以促進血紅素損傷、蛋白質變性。

(原載於《中國科學報》2013-08-28 第1版)

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