1、由蠶或蜘蛛產(chǎn)生的絲纖維是一種性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料。近年來(lái),絲蛋白作為天然生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用研究受到廣泛關(guān)注。天然絲纖維的形成是絲素蛋白從可溶性的無(wú)規(guī)或螺旋(SilkⅠ)構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄缘摩?折疊(SilkⅡ)構(gòu)象的過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn),一定濃度的金屬離子,如K+,Na+,Ca2+,Cu2+離子可以促進(jìn)SilkⅠ到SilkⅡ構(gòu)象的轉(zhuǎn)變。Mn(Ⅱ)離子是存在于蠶腺體和絲纖維中的金屬離子之一,但其扮演的角色尚不清楚。因此,本工作使用13C固體核

2、磁共振(13Csolid-stateNMR)和順磁共振(EPR)方法研究Mn(Ⅱ)在絲素蛋白中所扮演的角色。
　　 13Csolid-stateNMR研究發(fā)現(xiàn),Mn(Ⅱ)離子對(duì)絲素蛋白的構(gòu)象轉(zhuǎn)變影響并不顯著。EPR研究結(jié)果表明,Mn(Ⅱ)離子在絲素蛋白中以?xún)煞N形式存在:一是與絲素蛋白形成六配位的Mn(Ⅱ)/絲素蛋白絡(luò)合物(Mn(Ⅱ)/SFcomplex),二是六水合Mn(Ⅱ)離子絡(luò)合物(Mn(H2O)62+)。與絲素蛋白直接絡(luò)合

3、的Mn(Ⅱ)離子作用的氨基酸殘基位于絲素蛋白重鏈的親水性區(qū)域(hydrophilicspacer),這種作用使絲素蛋白傾向于形成SilkⅡ構(gòu)象;而六水合錳離子絡(luò)合物在某種程度上則具有穩(wěn)定絲素蛋白SilkⅠ構(gòu)象的能力。
　　 同時(shí),絲素蛋白的EPR譜在g=2.0030±0.0005位置顯示出單峰,表明絲素蛋白中有自由基存在。利用密度泛函理論計(jì)算1H超精細(xì)耦合常數(shù),并用EasySpin軟件計(jì)算理論EPR譜,結(jié)果證明,絲素蛋白中的自由

4、基是酪氨酸自由基,并且這種自由基處于SilkⅠ構(gòu)象的結(jié)構(gòu)域。另外,計(jì)算表明,酪氨酸殘基自由基的EPR譜敏感地依賴(lài)于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),這表明酪氨酸自由基可以作為一種分子探針來(lái)研究絲素蛋白的結(jié)構(gòu)信息。
　　 另外,運(yùn)用固體核磁共振技術(shù)研究了聚丙氨酸多肽片段(Ala)5與高分子齊聚物(聚苯乙烯,分子量2000及聚異戊二烯,分子量2210)共聚而成的類(lèi)蜘蛛絲蛋白共聚物——聚苯乙烯-co-聚丙氨酸共聚物(PS-co-PAL)和聚異戊二烯-co

5、-聚丙氨酸共聚物(PI-co-PAL)的結(jié)構(gòu)及分子運(yùn)動(dòng).共聚物13CCP/MASNMR譜及其旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中自旋-晶格弛豫時(shí)間T1ρ(13C)的結(jié)果表明,此兩種共聚物中多肽片段(Ala)5具有相同的化學(xué)位移,即相似的化學(xué)環(huán)境和二級(jí)結(jié)構(gòu),并具有相近的T1ρ(13C),即類(lèi)似的聚集態(tài)結(jié)構(gòu).但共聚物的宏觀力學(xué)性質(zhì)明顯不同.常溫下,PS-co-PAL呈硬顆粒狀,PI-co-PAL呈橡膠狀且易拉伸,說(shuō)明它們與高分子鏈段的性質(zhì)密切相關(guān).