利用質譜結合蛋白質體學技術來分析牛血清蛋白包覆金奈米團簇的結構特徵

Translated title of the thesis: Structural Characterization of Bovine Serum Albumin Encapsulated Gold Nanoclusters using Mass Spectrometry-Based Proteomics Technique
  • 陳 怡諳

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

蛋白質包覆金奈米團簇 ( Protein-gold nanoclusters ) 在?多不同的領域下是非常受到矚目的一種螢光奈米材料,由於金奈米團簇在近紅外光區具有良好的螢光特性、生物相容性佳以及?能化,主要是因為蛋白質上的多個胺基酸提供了可修飾各種分子的優點,根據上述這些優點讓蛋白質包覆金奈米團簇廣泛的應用於生物感測器、生物顯影以及生物標記,雖然在?多文獻上已經發表出不同的和成方法,例如使用氧化還原試劑,pH 和溫度來改善金奈米團簇的放光強度或是提升檢測的靈敏度,但蛋白質包覆金奈米團簇 ( Protein-gold nanoclusters ) 的分子結構仍尚未被研究出。在本研究中,我們以液相層析質譜法( LC-MS )為基礎結合蛋白質體學的技術來了解牛血清蛋白 ( BSA ) 在形成金奈米團簇時的結構變化。 在實驗室先前的研究,已經成?的合成出牛血清蛋白包覆金奈米團簇 ( BSA-AuNCs ),首先因為先前的合成有殘留很強的 BSA 訊號,為了提升金奈米團簇的均一性,所以使用兩步驟法 ( two-step method ) 去合成紅光金奈米團簇 ( BSA-AuNCs_red ),同時改變 pH 值以及還原劑,合成出發出藍光的金奈米團簇 ( BSA-AuNCs_blue ),合成出來的樣品以透析、不連續性蔗糖濃度梯度以及超離心分子篩去分離後,再以螢光光譜儀、可見光/紫外光光譜儀、大小排除管柱、基質輔助雷射脫附離子化飛行時間質譜儀 ( MALDI-TOF ) 作性質的鑑定,再來以圓二色偏光光譜儀分析二級結構的變化,以化學分析電子能譜 ( ESCA ),由下而上的方法 ( Bottom –up method ) 主要是以將 BSA-AuNCs 在水溶液下酵素水解 ( In solution digestion ) 以及原態酵素水解 ( Native digestion ) 下來觀察且鑑定胺基酸的變化。 紅光金奈米團簇主要放光在 640 nm 左右;藍光的金奈米團簇則是在 440 nm左右。從 MALDI-TOF 來看,紅光金奈米團簇的半高寬約為 3 kDa 左右並且質量範圍為 71 kDa ,大約由 25 顆金所組成的;反之藍光金奈米團簇質量範圍約在 74 kDa,且由 40 顆金所組成。 從由下而上的方法 ( Bottom –up method ) 可以得知,在形成金奈米團簇時,半胱胺酸扮演重要的角色,因為半胱胺酸會被氧化形成二氧化硫 ( sulfur dioxide ) 或三氧化硫 ( sulfur trioxide )。從 ESCA 同時也可以發現藍光金奈米團簇的氧化程度也遠高於紅光金奈米團簇,就代表在形成藍光金奈米團簇的時候雙硫鍵大部分都斷掉並且氧化。此外,Cys 125 的位置不管在紅光還是藍光的金奈米團簇都是主要氧化的目標,ESCA 也指出紅光金奈米團簇 Au(I) 的比例高於藍光金奈米團簇。 將上述的結果綜合起來,金奈米團簇的生成可能是因為半胱胺酸的特殊位點氧化而造成雙硫鍵的斷裂,在使用抗壞血酸這個還原劑下會加速半胱氨酸的氧化和雙硫鍵的斷裂,即使我們在相對溫和的 pH(pH = 8)合成環境下。所以藍色金奈米團簇的尺寸會比較大就可能是由於雙硫鍵的斷裂,然而後續要再繼續深度研究的部分在於氧化的半胱胺酸硫酸鹽是否為主要穩定金奈米團簇的作用力,以及是否會影響金奈米團簇的光學以及化學性質,這對分析合成的機制上將是一大的幫助。
Date of Award2017 Sep 1
Original languageChinese
SupervisorShu-Hui Chen (Supervisor)

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