——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
納米銀(Silver nanoparticles)是空間三個(gè)維度都處于1-100 nm范圍內(nèi)由銀原子構(gòu)成的具有特殊性質(zhì)的材料,由于具有卓越的抗菌性能,被廣泛用于人類(lèi)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。然而,隨著納米銀使用的增加,越來(lái)越多的納米銀釋放到環(huán)境中,由此可能會(huì)對(duì)生物體造成毒害,從而破壞生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,進(jìn)而對(duì)人類(lèi)的健康造成危害。盡管目前對(duì)于納米銀的毒性是來(lái)自其釋放的銀離子還是納米顆粒本身存在很大的爭(zhēng)議,但是一旦被生物體吸收和內(nèi)化,納米銀就會(huì)立即與生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)相互作用,產(chǎn)生無(wú)法預(yù)料的后果。
生物體大多數(shù)蛋白質(zhì)都至少含有一個(gè)巰基,巰基在這些蛋白質(zhì)中可能起反應(yīng)活性中心或穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的功能。中國(guó)科學(xué)院武漢植物園水生植物生物學(xué)學(xué)科組副研究員江紅生,在研究員李偉和教授Brigitte Gontero的指導(dǎo)下,選擇了在糖酵解及卡爾文循環(huán)中起關(guān)鍵作用的酶—甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)和在三羧酸循環(huán)及C4代謝途徑的關(guān)鍵酶—蘋(píng)果酸脫氫酶(MDH),研究了納米銀與蛋白質(zhì)的相互作用。研究發(fā)現(xiàn)兩種酶氨基酸序列中的巰基都與銀元素發(fā)生結(jié)合,導(dǎo)致自由巰基含量顯著減少,從而降低兩種酶的活性;基于酶活的IC50數(shù)值的比較,發(fā)現(xiàn)AgNPs通過(guò)釋放銀離子和蛋白質(zhì)中巰基相互作用。當(dāng)酶的反應(yīng)活性中心包含巰基時(shí),銀元素與巰基結(jié)合后,酶迅速喪失活性;而當(dāng)其它部位的巰基與銀元素結(jié)合后,蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,導(dǎo)致酶活性喪失。因此,蛋白質(zhì)中巰基的位置和其功能決定了蛋白質(zhì)與納米銀相作用方式(如圖)。
該研究全面闡明了巰基在蛋白質(zhì)與AgNPs相互作用過(guò)程中所承擔(dān)的作用,有助于深入理解AgNPs對(duì)生物產(chǎn)生毒性的機(jī)理。該研究受到中科院B類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)的資助(XDB31010000),其成果以Interaction between Silver Nanoparticles and Two Dehydrogenases: Role of Thiol Groups 為題發(fā)表在國(guó)際期刊Small上。
納米銀和GAPDH及MDH相互作用示意圖
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