功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究.pdf

1、石墨烯與氧化石墨烯在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已有著廣泛的應(yīng)用，但它們與生物活性蛋白（如酶）之間的相互作用及其在酶工程中的應(yīng)用等相關(guān)研究仍然較少。本論文主要研究了不同表面功能化的氧化石墨烯與蛋白酶之間的相互作用及其在酶工程中的應(yīng)用，并且深入系統(tǒng)展開(kāi)了對(duì)其作用機(jī)理的研究。
　　 首先，我們合成了表面不同功能化的氧化石墨烯(GO-2k-l-PEG-NH2和GO-10k-6br-PEG-NH2)，選擇了三種非常重要并被廣泛應(yīng)用的絲氨酸蛋白酶（胰蛋白

2、酶、胰凝乳蛋白酶和蛋白酶K）作為酶的模型，研究表面不同修飾的氧化石墨烯對(duì)酶活性和穩(wěn)定性的影響。結(jié)果顯示GO-2k-l-PEG-NH2和GO-10k-6br-PEG-NH2能夠選擇性提高胰蛋白酶的活性達(dá)43倍以上，并能顯著增強(qiáng)胰蛋白酶的熱穩(wěn)定性（在80℃可保留70％酶活性），而對(duì)同家族的胰凝乳蛋白酶和蛋白酶K則幾乎沒(méi)有影響。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，上述兩種修飾的氧化石墨烯能夠特異性加強(qiáng)胰蛋白酶對(duì)磷酸化蛋白的降解。在此基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型的

3、檢測(cè)方法，能夠快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確檢測(cè)混合蛋白樣品中磷酸化蛋白的含量，其可以應(yīng)用于有關(guān)胰蛋白酶的磷酸化蛋白分析方面。
　　 針對(duì)上述現(xiàn)象，展開(kāi)了機(jī)機(jī)研究和動(dòng)力學(xué)研究。對(duì)上述聚乙二醇修飾的氧化石墨烯進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，證明了末端氨基和石墨烯的二維結(jié)構(gòu)對(duì)胰蛋白酶選擇性加強(qiáng)磷酸化蛋白的降解起到了不可或缺的作用。動(dòng)力學(xué)研究顯示胰蛋白酶降解酪素的酶解反應(yīng)可能符合底物抑制模型，末端氨基的聚乙二醇修飾的氧化石墨烯可能通過(guò)與蛋白酶和底物