【摘 要】
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CsgA是大肠杆菌生物被膜上的一种蛋白,可以自组装形成淀粉样纤维。几丁质结合结构域(CBD)是环状芽孢杆菌几丁质酶的C末端结构域,具有刚性和致密的扭曲的β-sandwich结构。贻贝足蛋白(Mfps)是贻贝的界面粘附蛋白,通常具有非结构化的随机卷曲结构。在CsgA的基础上,引入结构域CBD或Mfp5得到融合蛋白CsgA-CBD和Mfp5-CsgA,两者均可通过自组装形成纳米纤维。CsgA纳米纤维在
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CsgA是大肠杆菌生物被膜上的一种蛋白,可以自组装形成淀粉样纤维。几丁质结合结构域(CBD)是环状芽孢杆菌几丁质酶的C末端结构域,具有刚性和致密的扭曲的β-sandwich结构。贻贝足蛋白(Mfps)是贻贝的界面粘附蛋白,通常具有非结构化的随机卷曲结构。在CsgA的基础上,引入结构域CBD或Mfp5得到融合蛋白CsgA-CBD和Mfp5-CsgA,两者均可通过自组装形成纳米纤维。CsgA纳米纤维在生物材料领域有着较高的应用价值,在CsgA基础上引入结构域会对纳米纤维的自组装过程以及形态产生影响,同时也会使得纳米纤维的力学性质产生差异。因此,研究引入结构域后纳米纤维力学性质的变化对于合理设计多功能分子生物材料具有十分重要的意义。通过扫描电镜(SEM)以及磁镊(MT)实验,对CsgA、CsgA-CBD和Mfp5-CsgA三种纳米纤维的直径以及有关力学性质进行了测量。SEM图片显示,用于研究CsgA纳米纤维力学性质的非标记蛋白质的连接方法同样适用于CsgA-CBD和Mfp5-CsgA纳米纤维。同时对图像进行分析与测量得到了三种纳米纤维的平均直径:CsgA(21.7±10.4 nm),CsgA-CBD(22.3±8.2 nm),Mfp5-CsgA(31.0±11.7 nm),引入结构域后得到的纳米纤维的平均直径均比CsgA纳米纤维要大。通过蠕虫链模型对三种纳米纤维力与长度数据进行拟合得到了持续长度的分布,CsgA-CBD和Mfp5-CsgA纳米纤维的分布范围均没有CsgA纳米纤维的广,且持续长度的平均值也均比CsgA纳米纤维的小。与理论相符的是,三种纳米纤维直径与持续长度的四分之一次方的分布都具有一致性。恒力拉伸的实验表明,引入结构域CBD或Mfp5后降低了CsgA纳米纤维的弹性性能,在相同的力和时间下,CsgA-CBD和Mfp5-CsgA纳米纤维出现连接断裂的比例比CsgA纳米纤维要高。在恒力拉伸实验中三种纳米纤维的长度都有出现在短时间变长几十到几百纳米不等的现象。恒力拉伸前后所测得的长度与力曲线显示这种变长的现象是不可逆的,这是因为纳米纤维结构受到了不同程度的破坏。对在CsgA基础上引入不同的结构域CBD或Mfp5而引起纳米纤维力学性质变化的研究,有助于加深对融合蛋白的理解,并为未来功能性淀粉样结构的设计以及CsgA复合纳米纤维在生物材料领域的应用提供了基础信息。
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