不同pH条件下环糊精对溶菌酶热稳定性的调控机制研究

本研究通过差示扫描量热法(DSC)探究了α-、β-和γ-环糊精(CDs)在pH 2-10范围内对溶菌酶(LYZ)热稳定性的影响。研究发现β-CD显著降低LYZ的熔解温度(Tm)，α-CD次之，γ-CD几乎无影响，且在pH 4时LYZ稳定性最高。该工作为理解CDs与蛋白质相互作用机制及开发新型蛋白质稳定剂提供了重要依据。

　　

在生物医药和食品工业领域，蛋白质的稳定性直接决定其功能性和应用价值。溶菌酶(LYZ)作为一种具有抗菌活性的重要蛋白质，其热稳定性备受关注。然而，极端pH和高温环境极易导致LYZ变性失活，这成为制约其应用的瓶颈问题。环糊精(CDs)因其独特的疏水空腔结构，被认为可能通过包埋蛋白质疏水残基来调控其稳定性，但不同CDs类型及pH条件下的作用规律尚不明确。

为解决这一问题，来自化学与技术大学的研究团队在《Biophysical Chemistry》发表了创新性成果。研究采用差示扫描量热法(DSC)系统考察了α-、β-和γ-CD在pH 2-10范围内对LYZ热变性的影响，结合蛋白质-配体结合模型，首次揭示了CDs通过选择性稳定变性态来降低LYZ热稳定性的分子机制。

关键技术包括：1）差示扫描量热法(DSC)测定不同pH和CD浓度下的热变性曲线；2）蛋白质-配体结合模型拟合热容数据；3）线性回归分析T_m随CD浓度的变化规律；4）使用商品化鸡卵清溶菌酶(L6876)和三种天然CDs进行实验。

【Lysozyme in the absence of cyclodextrins】
基础实验显示LYZ在pH 4时呈现最高T_m值(约80℃)，pH≤6条件下变性可逆性达60-80%。DSC曲线表明，酸性pH(pH 2-4)范围内，温度每升高1℃，LYZ稳定性提升显著。

【结论】
研究发现：1）β-CD使T_m线性下降程度最大，α-CD次之，γ-CD几乎无效；2）pH 2时β-CD对热变性的保护效果最佳；3）α-CD在酸性pH下的热容数据符合蛋白质-配体结合模型；4）CDs主要通过疏水腔与LYZ残基相互作用，其效果取决于CD空腔尺寸与氨基酸疏水性的匹配度。

该研究创新性地建立了CD浓度与蛋白质热稳定性之间的定量关系，为理性设计蛋白质稳定剂提供了理论依据。特别值得注意的是，β-CD在强酸性环境(pH 2)的特殊保护作用，为开发胃部给药等酸性环境应用的蛋白质制剂开辟了新思路。研究揭示的"空腔尺寸-残基疏水性"匹配原则，对理解超分子主体与生物大分子相互作用具有普适性意义。