我院在仿生物膜內(nèi)電子傳遞研究方面取得重要進(jìn)展
時(shí)間:2021-04-06 10:48:29學(xué)院:化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校:華東理工大學(xué)
華東理工大學(xué)、南京大學(xué)和加拿大Carlgary 大學(xué)的研究人員共同合作,在剛出版的2013年2月期《Nature Protocols》上發(fā)表了題為“Investigating electron-transfer processes using a biomimetic hybrid bilayer membrane system”的文章(Nat. Protoc. 2013, 8, 439-450. doi: 10.1038/nprot.2013.007),詳細(xì)介紹了如何構(gòu)建仿生磷脂膜體系和電化學(xué)方法研究生物膜相關(guān)電子傳遞過(guò)程的方法。
電子傳遞是生命現(xiàn)象的本質(zhì),與生命活動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)輸送、代謝調(diào)節(jié)、細(xì)胞識(shí)別和信息傳遞等過(guò)程密切相關(guān)。而細(xì)胞中重要的生化過(guò)程,例如細(xì)胞呼吸的氧化磷酸化中偶聯(lián)ADP磷酸化,生成ATP的電子傳遞過(guò)程就發(fā)生在細(xì)胞膜上。因此,研究與生物膜相關(guān)的電子傳遞機(jī)理對(duì)于揭示生命過(guò)程的本質(zhì)十分重要。然而,天然生物膜復(fù)雜的細(xì)微結(jié)構(gòu)和其獨(dú)特功能使得對(duì)生物膜的直接研究仍然是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。該文章系統(tǒng)地介紹了構(gòu)建電活性生物分子(redox molecules)自組裝單層膜和嵌入電活性生物對(duì)(redox and target molecules)的仿生磷脂雙層膜的方法,及研究電子傳遞過(guò)程的電化學(xué)測(cè)試方法。同時(shí),文章詳述了利用電化學(xué)阻抗光譜(EIS), 高分辨的X-射線光電子能譜 (XPS) 和原子力顯微鏡 (AFM)表征該仿生膜的形成過(guò)程的實(shí)驗(yàn)方法。該工作是在研究仿生膜體系中呼吸鏈初始階段的泛醌和NADH(還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)之間電子傳遞過(guò)程的基礎(chǔ)上(J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12366-12369.),通過(guò)構(gòu)建廣泛生物意義上的電活性生物對(duì)嵌入的仿生膜體系,模擬研究生物膜相關(guān)的電子傳遞過(guò)程,為研究生命體內(nèi)重要的生物氧化還原機(jī)制提供新思路和通用型的研究方法。
該文章的通訊作者是華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院龍億濤教授,第一作者為馬巍博士。該研究得到了國(guó)家973計(jì)劃和自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃的資助。目前,龍億濤課題組進(jìn)一步發(fā)展功能化電活性生物分子嵌入仿生界面的方法,以期應(yīng)用于研究細(xì)胞內(nèi)線粒體膜上電子傳遞功能異常機(jī)制的研究,最終實(shí)現(xiàn)線粒體相關(guān)疾病的早期預(yù)警與篩選。
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