乙醇胁迫下蛋白质结构稳定性的生物物理评估：紫外吸收与荧光光谱研究

《Biophysical Chemistry》：Biophysical assessment of protein stability in ethanol-stressed environments via UV absorption and fluorescence spectroscopies

本研究通过紫外吸收光谱和荧光光谱技术，系统评估了乙醇胁迫环境（0-10%浓度）对三种模型蛋白质（牛血清白蛋白BSA、β-乳球蛋白β-Lg、β-酪蛋白β-Cn）构象稳定性的影响。研究揭示了乙醇浓度与蛋白质固有结构特性共同决定其稳定性，低浓度乙醇（≤5%）可能维持结构，而高浓度（≥5-10%）则引发不同程度去折叠。荧光光谱对蛋白质内在差异高度敏感（p<0.001），为食品工业与生物技术中蛋白质配方优化提供了重要理论依据。

　　

Highlight

材料

从牛乳中获得的牛血清白蛋白（货号A7906，纯度≥98.0%）、β-乳球蛋白（货号L3908，纯度≥90%）和β-酪蛋白（货号C6905，纯度≥98%）购自美国Sigma-Aldrich公司，并附有确认其纯度和分子特性的分析证书。乙醇（99.8%纯度）购自德国Honeywell公司，KH₂PO₄（磷酸二氢钾）和K₂HPO₄（磷酸氢二钾）粉末购自德国Merck公司。所有材料均按原样使用。

UV光谱学

所有蛋白质溶液（BSA、β-Lg和β-Cn）在不存在和存在乙醇（0%、2.5%、5%和10%，体积/体积）条件下的紫外吸收光谱均被记录，蛋白质浓度保持恒定，光谱范围在200-330纳米。总体而言，紫外光谱显示出两个宽谱带，最大值分别出现在218纳米和278纳米附近。278纳米处的特征峰源于色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）和酪氨酸（Tyr）残基的光吸收。

讨论

本研究通过采用紫外光谱和荧光光谱，探讨了三种模型蛋白质——即牛血清白蛋白（BSA）、β-乳球蛋白（β-Lg）和β-酪蛋白（β-Cn）——在不同乙醇浓度（从0%到10%，体积/体积）下的结构响应。结果提供了强有力的证据，表明乙醇诱导了构象变化，并伴随着明显的蛋白质特异性变异，体现在结构动态和灵活性上。这些发现可能对基础研究具有重要意义。

结论

通过使用光学光谱技术对非球状（β-酪蛋白）和球状（BSA, β-乳球蛋白）蛋白质进行分析表明，不同浓度的乙醇对水-乙醇介质中这些蛋白质的结构和构象变化具有显著影响。研究发现，乙醇含量和特定的蛋白质结构特征在决定蛋白质稳定性方面都起着关键作用。紫外和荧光光谱是生物物理研究的互补工具。