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本研究由两部分组成:(Ⅰ)基于电化学阻抗生物传感器的昆虫嗅觉蛋白和新烟碱杀虫剂的相互作用研究。电化学阻抗生物传感器的原理是利用生物传感技术结合电化学阻抗技术,通过附在电极上的生物敏感膜和转换器对生物化学信号进行识别并转化成相应电信号。该类型传感器对蛋白-小分子相互作用表现出较高的敏感度。前期研究发现某些昆虫的嗅觉相关蛋白能与新烟碱类杀虫剂有较强的亲和力,可利用该原理设计和开发此类杀虫剂的生物传感器检测方法。研究结果显示,蜜蜂化学感受蛋白1(Chemosensory protein 1,CSP1)、触角特异蛋白2(Antennal special protein 2,ASP2)、气味结合蛋白(Odorant-binding protein 12,OBP12)及相应的突变蛋白CSP1-F44Y26G、CSP1-Q63G、ASP2-K51、OBP12-K117G均能与吡虫啉产生较强的相互作用。利用Randles等效电路的原理和Zview拟合软件对实验数据进行分析并建立归一化阻抗模型。结果显示相较于其对应的野生型蛋白,突变蛋白CSP1-F44Y26G在与吡虫啉互作时的灵敏度增加了84%,CSP1-Q63G、ASP2-K51灵敏度分别增加了19%和13%,而OBP12-K117G灵敏度减少了26%。本实验为新烟碱类杀虫剂的生物传感器快速检测提供了新的思路和理论依据。(Ⅱ)基于太赫兹时域光谱技术的血清蛋白与氨苄青霉素相互作用。太赫兹(Terahertz,THz)光谱能够直接体现微观环境下蛋白分子振动和转动方面的指纹特征。人血清白蛋白(Human Serum Albumin,HSA)作为人体血浆中主要的蛋白质,能与药物小分子结合并运载药物至病灶靶标位点,其二者相互作用研究对药物代谢动力学具有重要理论意义。本实验利用太赫兹时域光谱技术(Terahertz Time Domain Spectroscopy,THz-TDS)对HSA与氨苄青霉素相互作用进行了研究。结果表明,时域谱中的HSA样品信号相对于参考信号,振幅上有一定的衰减,相位上也有延迟。经傅立叶变换后获得相应频域谱,发现HSA样品的太赫兹频域谱随氨苄青霉素浓度的增大而减小,随频率的增加振幅变化增大。利用主成分分析和方差分析对HSA样品进行了定量分析。利用已报道的氨基酸相应太赫兹特征峰,利用偏最小二乘法和Minitab软件对之前频域数据建立拟合模型,发现HSA与氨苄青霉素相互作用中氨基酸残基组氨酸(His)、丝氨酸(Ser)、酪氨酸(Tyr)和色氨酸(Trp)表现出较强的结合特性。分子对接预测His146是二者互作时的关键氨基酸位点,这与太赫兹频域数据实验拟合结果相吻合。结合电化学阻抗生物传感器对HSA与氨苄青霉素相互作用的测量结果,比较两种测量方法,传感器技术由于其电极上硝酸纤维素膜对HSA这类大分子蛋白的吸附能力较低,限制了传感器对蛋白大分子的检测能力,但定量方面,生物传感器技术简单方便。太赫兹时域光谱法能够实现对蛋白的无损检测,弥补传感器检测、荧光光谱和等温滴定量热法等无法体现微观下氨基酸作用特征的不足之处。对研究微观环境下蛋白分子振动和转动方面的指纹结合特征具有重要意义。