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高等植物光系统Ⅱ捕光色素蛋白复合物(LHCⅡ)具有优良的吸能和传能特性,并且可通过脱辅基蛋白与植物色素重组而复性。很多研究通过改造LHCⅡ的氨基酸序列使重组LHCⅡ能够与有机或无机材料连接,从而构建仿生的捕光新材料。而量子点(QD)是一种优异的荧光纳米材料,己成功用于修饰多种生物材料。
为了构建由QD与LHCⅡ组成的荧光共振能量传递体系,本文首先选择荧光发射峰位于650 nm的QD(QD655),在其表面修饰上螯合镍离子的氨三乙酸(NTA·Ni)后,可与带有组氨酸标签(His-tag)的重组LHCⅡ螯合连接。将不同摩尔数的修饰后的QD与定量的LHCⅡ共孵育,得到一系列不同摩尔比的定向连接QD-LHCⅡ杂合复合物(QD与LHCⅡ的摩尔比分别为1∶64,1∶32,1∶16,1∶12,1∶8,1∶4,1∶2.7,1∶2,1∶1.6)。通过琼脂糖凝胶电泳、吸收光谱以及荧光光谱对这些QD-LHCⅡ杂合复合物进行表征。本文还把从豌豆叶片中提取的天然LHCⅡ与QD655进行同等条件孵育,测试其混合物的荧光性能。此外,还选择另外一种发射波长在782 nm处的量子点QD800和重组LHCⅡ进行实验,检测LHCⅡ与QD800之间的能量传递效果。主要结果如下:
1.琼脂糖凝胶电泳及吸收光谱结果表明QD655与重组LHCⅡ通过NTA·Ni可以形成QD-LHCⅡ杂合复合物。随QD-LHCⅡ杂合复合物中QD的增多,越来越多的QD激发能以共振能量转移形式传递给重组LHCⅡ,表现为杂合复合物中QD的650 nm处的荧光降低,而LHCⅡ的680 nm处的荧光增强。当QD与LHCⅡ摩尔比为1∶2.7时,杂合复合物680 nm处的荧光比等量纯LHCⅡ增强近10倍并趋于饱和。
2.提取的无His-tag的天然LHCⅡ与QD655以摩尔比8∶1共孵育后,天然LHCⅡ和QD655的荧光发射并没有显著变化。
3.在重组LHCⅡ-QD800体系中,重组LHCⅡ作为能量供体,将能量传递给受体QD800的效果不理想。
上述结果说明本文成功构建了QD和重组LHCⅡ定向连接的杂合体系,并实现了QD到LHCⅡ显著的荧光共振能量传递,且发现QD、LHCⅡ的种类选择,以及两者间的定向连接对于构建高效的共振能量传递体系是至关重要的。