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化学进展 2008, Vol. 20 Issue (06): 951-956 前一篇   后一篇

• 综述与评论 •

蛋白质分子的电学性质、结构与生物活性*

郭彦1 高筱玲2 赵健伟1** 田燕妮2   

  1. (1. 南京大学化学化工学院 生命分析化学教育部重点实验室 南京 210008; 2. 山西大学分子科学研究所 太原 030006)
  • 收稿日期:2007-08-13 修回日期:2007-09-10 出版日期:2008-06-24 发布日期:2008-06-24
  • 通讯作者: 赵健伟
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Correlation Between Molecular Structure, Electric Property and Biological Activity of Protein

Guo Yan1 Gao Xiaoling2 Zhao Jianwei1** Tian Yanni2

  

  1. (1. Key laboratory of Analytical Chemistry for Life Science (Education Ministry of China), College of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing 210008, China; 2. Institute of Molecular Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)
  • Received:2007-08-13 Revised:2007-09-10 Online:2008-06-24 Published:2008-06-24
  • Contact: Jianwei Zhao

在生命体内，蛋白质通常固着在膜载体上与其它分子相互作用而参与生命活动，所以承受各向异性压力的蛋白质是其存在和功能化的基本形式。设计和研究蛋白质分子在各向异性压力下的分子结构、力学性质和电学/电化学性质不仅对深入理解蛋白质的生物活性至关重要，而且有助于促进蛋白质分子在分子电子器件中的应用。本文综述了利用导电原子力显微镜对蛋白质分子的电学性质的研究进展。在不同的探针压力下，蛋白质分子发生不同程度的形变，表现了不同的电子输运机理。由此可以进一步推测蛋白质分子的生物活性。

关键词： 蛋白质, 电子传递, 构效关系, 导电原子力显微镜, 生物电化学

In biological processes, many proteins are located in biomembrane, performing their biological activity, from respiration to energy conversion in vivo. As a result, the basic existing and functional form of protein is the one that can bear anisotropic stress. To devise and study the structure, mechanical and electrical/electrochemical properties of protein under anisotropic stress not only play an important role in understanding their bioactivity, but can promote application of proteins in bioelectronic devices. The studies on protein electric properties by using a conducting atomic force microscope have been reviewed. Under various anisotropic compressions, the protein molecular was subjected to different reconstructions, showing different electronic transportation behavior. On basis of the experimental observation, one can estimate the biological activity of the protein molecule.

Key words: proteins, electron transfer, QSAR, conducting atomic force microscope, bioelectrochemistry

中图分类号: 

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[ 1 ] Page C C , Moser C C , Chen X X, Dutton P L. Nature , 1999 ,402 : 47 —52
[ 2 ] Reinerth W A , Jones L , Burgin T P , Zhou C W, Muller C J ,Deshpande M R , Reed M A , Tour J M. Nanotechnology , 1998 ,9 : 246 —250
[ 3 ] Holmlin R E , Haag R , Chabinyc M L , Magilov R F , Cohen A E ,Terfort A , Rampi M A , Whitesides G M. J . Am. Chem. Soc. ,2001 , 123 : 5075 —5085
[ 4 ] Kushmerick J G, Holt D B , Pollack S K, Ratner MA , Yang J C ,Schull TL , Naciri J , Moore M H , Shashidhar R. J . Am. Chem.Soc. , 2002 , 124 : 10654 —10655
[ 5 ] Sikes H D , Smalley J F , Dudek S P , Cook A R , Newton M D ,Chidsey C E D , Feldberg SW. Science , 2001 , 291 : 1519 —1523
[ 6 ] Pascher T , Chesick J P , Winkler J R , Gray HB. Science , 1996 ,271 : 1558 —1560
[ 7 ] Amstrong F A , Hill H A O , Walton N J . Acc. Chem. Res. ,1988 , 21 : 407 —413
[ 8 ] 董绍俊(Dong S J ) , 车广礼(Che G L) , 谢远武(Xie Y W) .化学修饰电极( 修订版) ( Chemically Modified Electrode )(2nd) . 北京: 科学出版社(Beijing : Science Press) , 2003
[ 9 ] Bendall D S. Protein Electron Transfer. Oxford : BIOS Scientific Publishers Ltd , 1996
[10] Bonanni B , Andolfi L , Bizzarri A R , Cannistraro S. J . Phys.Chem. B , 2007 , 111 : 5062 —5075
[11] Zhao J , Uosaki K. Langmuir , 2001 , 17 : 7784 —7788
[12] Zhao J , Uosaki K. Nano Lett . , 2002 , 2 : 137 —140
[13] Adman E T. Adv. Protein Chem. , 1991 , 42 : 145 —197
[14] Chi Q , Zhang J , Nielsen J U , Friis E P , Chorkendorff I , Canters G W, Andersen J E T , Ulstrup J . J . Am. Chem. Soc. , 2000 ,122 : 4047 —4055
[15] Zhao J , Davis J J , Sansom M S P , Hung A. J . Am. Chem.Soc. , 2004 , 126 : 5601 —5609
[16] Zhao J , Davis J J . Colloid Surf . B , 2005 , 40 : 189 —194
[17] 赵健伟(Zhao J W) , 王楠(Wang N) . 高等学校化学学报(Chem. J . Chinese University) , 2005 , 26 : 751 —753
[18] Zhao J W, Uosaki K. Appl . Phys. Lett . , 2003 , 83 : 2034 —2036
[19] Luo E Z , Lin S , Xie Z , Xu J B , Wilson I H , Yu Y H , Yu L J ,Wang X. Mater. Charact . , 2002 , 48 : 205 —210
[20] Davis J J , Wang N , Morgan A , Zhang T , Zhao J . Faraday Discussions , 2005 , 131 : 167 —179
[21] Gorman C B , Carroll R L , Fuierer R R. Langmuir , 2001 , 17 :6923 —6930
[22] Fan F R F , Lai R Y, Cornil J , Karzazi Y, Bredas J L , Cai L ,Cheng L , Yao Y, Price D WJr , Dirk S M, Tour J M, Bard AJ .J . Am. Chem. Soc. , 2004 , 126 : 2568 —2573
[23] Sutin N , Brunschwig B S , Creutz C. J . Phys. Chem. B , 2003 ,107 : 10687 —10690
[24] Davis J J , Morgan D A , Wrathmell C L , Axford D N , Zhao J ,Wang N. J . Mater. Chem. , 2005 , 15 : 2160 —2174
[25] Zhao J , Davis J J . Nanotechnology , 2003 , 14 : 1023 —1028
[26] Simmons J G. J . Appl . Phys. , 1963 , 34 : 1793 —1803
[27] Tian WD , Datta S , Hong S H , Reifenberger R , Henderson J I ,Kubiak C P. J . Chem. Phys. , 1998 , 109 : 2874 —2882
[28] 赵健伟(Zhao J W) , 史传国(Shi C G) , 周毅(Zhou Y) , 陈洪渊(Chen H Y) . 分析化学(Chin. J . Anal . Chem. ) , 2005 ,33 : 1494 —1498
[29] Zhao J , Uosaki K. J . Phys. Chem. B , 2004 , 108 : 17129 —17135
[30] Sarkar A , Robertson R B , Fernandez J M. Proc. Natl . Acad.Sci . USA , 2004 , 101 : 12882 —12886
[31] Bao G. J . Mech. Phys. Solids , 2002 , 50 : 2237 —2274
[32] Clausen2Schaumann H , Seitz M, Krautbauer R , Gaub H E. Curr.Opin. Chem. Biol . , 2000 , 4 : 524 —530
[33] Axford D , Davis J J , Wang N , Wang D , Zhang T , Zhao J , Peters B. J . Phys. Chem. B , 2007 , 111 : 9062 —9068
[1] 王妍妍, 陈丽敏, 李思扬, 来鲁华. 无序蛋白质在生物分子凝聚相形成与调控中的作用[J]. 化学进展, 2022, 34(7): 1610-1618.
[2] 张沐雅, 刘嘉琪, 陈旺, 王利强, 陈杰, 梁毅. 蛋白质凝聚作用在神经退行性疾病中的作用机制研究[J]. 化学进展, 2022, 34(7): 1619-1625.
[3] 赵聪媛, 张静, 陈铮, 李建, 舒烈琳, 纪晓亮. 基于电活性菌群的生物电催化体系的有效构筑及其强化胞外电子传递过程的应用[J]. 化学进展, 2022, 34(2): 397-410.
[4] 陈雅琼, 宋洪东, 吴懋, 陆扬, 管骁. 蛋白质-多糖复合体系在活性物质传递中的应用[J]. 化学进展, 2022, 34(10): 2267-2282.
[5] 胡安东, 周顺桂, 叶捷. 生物杂化体介导的半人工光合作用:机理、进展及展望[J]. 化学进展, 2021, 33(11): 2103-2115.
[6] 武江洁星, 魏辉. 浅谈纳米酶的高效设计策略[J]. 化学进展, 2021, 33(1): 42-51.
[7] 林子涵, 陈煌, 董嘉伟, 赵道辉, 李理波. 纳米孔生物分子检测研究[J]. 化学进展, 2020, 32(5): 562-580.
[8] 宁鹏, 程云辉, 许宙, 丁利, 陈茂龙. 金属-有机框架材料在活性肽富集中的应用[J]. 化学进展, 2020, 32(4): 497-504.
[9] 陈立香, 李祎頔, 田晓春, 赵峰. 革兰氏阳性电活性菌的电子传递及其应用[J]. 化学进展, 2020, 32(10): 1557-1563.
[10] 梁阿新, 汤波, 孙立权, 张鑫, 侯慧鹏, 罗爱芹. 用于N-糖肽/糖蛋白分离富集的新型材料[J]. 化学进展, 2019, 31(7): 996-1006.
[11] 王晓娟, 刘真真, 陈奇, 王小强, 黄方. 石墨烯材料与蛋白质的相互作用[J]. 化学进展, 2019, 31(2/3): 236-244.
[12] 闫新, 李意羡, 贾月梅, 俞初一. 糖苷化的亚氨基糖:分离、合成与生物活性[J]. 化学进展, 2019, 31(11): 1472-1508.
[13] 田晓春, 吴雪娥, 赵峰, 姜艳霞, 孙世刚. 电化学联用技术研究微生物的胞外电子传递机制[J]. 化学进展, 2018, 30(8): 1222-1227.
[14] 范淑芬, 辛佳, 黄静怡, 荣伟莉, 郑西来. 基于零价铁的地下水化学还原修复体系中的电子转移有效性和电子竞争机制[J]. 化学进展, 2018, 30(7): 1035-1046.
[15] 李意羡, 贾月梅, 俞初一. 氟代亚氨基糖的合成与糖苷酶抑制活性[J]. 化学进展, 2018, 30(5): 586-600.