贻贝足的共聚焦显微拉曼光谱分析

作     者：梁政委 杜增丰 李超伦 王敏晓 王冰 张鑫 阎军 LIANG Zheng-wei;DU Zeng-feng;LI Chao-lun;WANG Min-xiao;WANG Bing;ZHANG Xin;YAN Jun

作者机构：中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室中国科学院海洋研究所深海极端环境与生命过程研究中心山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2020年第40卷第3期

页      面：755-759页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFC0302103) 国家优秀青年科学基金项目(41822604) 国家自然科学基金项目(41576104) 国家自然科学基金委员会-山东省人民政府海洋科学研究中心联合资助项目(U1606401) 中国科学院战略性先导科技专项(A类)(XDA19060402) 中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-DQC004) 中国科学院重大科技基础设施开放研究项目(“科学”号科考船)(NMSTI-KEXUE2017K01)资助 

主　　题：共聚焦显微拉曼 贻贝足腺体 粘附蛋白 

摘      要：贻贝对各种海洋环境具有广泛适应性,范围从浅海跨越到深海热液、冷泉等极端环境。贻贝主要通过其足组织分泌的蛋白形成足丝附着于岩石等固体表面,这种蛋白是一种可再生、不受水环境影响的性能良好的天然生物胶黏剂,得益于分泌蛋白的性质,足丝在水下具有黏附性强、韧性高、耐水性优良等特性,在生物材料学、医学等方面具有很好的开发潜力和应用前景,已经是国内外研究热点之一。拉曼光谱是一种非接触的、无损的可以提供分子生物化学信息的检测技术。足丝是贻贝足腺体的外在表达形式,结合扫描电镜和共聚焦显微拉曼光谱技术,从贻贝足丝的表观差异到贻贝足腺体的分泌蛋白组分和分布特征,基于深海和浅海贻贝足丝的扫描电镜表征的表观形态差异,对两种贻贝足组织分别进行共聚焦显微拉曼光谱检测,得到两种贻贝的3个腺体的拉曼光谱和腺体局部区域的2D拉曼彩色分布图,从外在表现形式足丝到内部足腺体分布,通过对比两种贻贝的3个腺体的成分以及相对分布,分析造成两种贻贝足丝差异的内在腺体分布情况,此外结合两种贻贝生存环境的差异,认为贻贝的足丝外观差异以及其内部腺体分布是贻贝应对浅海和深海冷泉完全不同理化环境的一种环境适应机制。基于实验结果得到如下结论,拉曼光谱表明两种贻贝足腺体组成:表征核心腺体的amideⅢ信号位于1 242和1 269 cm^-1位置的2个峰的峰强度相对其他两个峰(1 318和1 337 cm^-1)较高,表现为有序高级的蛋白构象,外皮和粘附盘腺体含有丰富的酪氨酸(643, 830, 850和1 615 cm^-1)和3, 4-二羟基苯丙氨酸(多巴, DOPA,785 cm^-1);浅海贻贝在1 043 cm^-1位置有高强度的胶原蛋白信号。拉曼成像呈现两种贻贝腺体分布特征:深海贻贝表现为较为集中的腺体分布,浅海贻贝腺体分布较为分散,表明贻贝为适应不同环境形成不同的腺体分布机制。由此可见,拉曼光谱可以用于研究不同环境下生存的贻贝的足腺体分布特性,并在生物样品微观分析中更多的应用。