CN1786026A - 荧光藻蓝蛋白、晶体的生产工艺及制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蛋白、晶体的制造工艺及制品，尤其涉及的是在一般条件下从藻类中提取的能发射强烈荧光的藻蓝蛋白并将其转化为晶体形态，本发明荧光藻蓝蛋白晶体具有能够长期保存，所需的保藏条件要求小，荧光活性高的特点，其制作方法在普通的实验条件下就可以完成，简单易行，并在科研、医疗、检测、信电等领域得到广泛应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种蛋白、晶体的制造工艺及制品，尤其涉及的是在一般条件下从藻类中提取的能发射强烈荧光的藻蓝蛋白并将其转化为晶体形态，并在科研、医疗、检测、信电等领域的应用。
背景技术
早在上个世纪初，国外就曾报道在蓝藻和红藻中存在具强烈荧光性的红色、紫罗兰色和蓝色蛋白质。1910年，Kylin首次将这些色素蛋白定名为“藻色蛋白”(Phycochromo-proteins)。这种大量出现于红藻，蓝绿藻和隐藻中的捕光色素蛋白，就是目前亟待开发的藻胆蛋白(Phycobiliproteins，PBP)，它主要包括藻红蛋白(Phycoerythrin，PE)，荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)，藻红蓝蛋白(Phycoerythrocyanin，PEC)和别藻蓝蛋白(Allophycocyanin，APC)四种。藻胆蛋白把捕获的光能高效的传递给叶绿素，从而使海藻的光合作用得以发生。
与化学合成的荧光染料相比，荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)纯天然来源，资源丰富，物理性质稳定，水溶性好，不与蛋白质、核酸、细胞等发生非特异性吸附，安全且无毒性，对生态环境无污染。另外荧光藻蓝蛋白摩尔吸光系数大，荧光量子产率高，荧光发射波长大于550nm，强烈吸收光谱带很宽，有利于选择激发光源，克服了传统荧光标记物荧光背景大、易淬灭等缺点，大大提高了荧光检测的敏感性。
中国专利申请(94109295.X)公开了一种“钝顶节旋藻藻蓝蛋白及其应用”。该发明公开了一种新颖的藻蓝蛋白，该蛋白是从钝顶节旋藻中提取的，分子量为14500道尔顿，等电点为4.8，最大光谱吸收值为620nm。该蛋白是由α和β亚单位组成的寡聚体。虽然该藻蓝蛋白具有一定的保健功效，以及该藻蓝蛋白的保健食品组合物在荧光检测领域有一定的用途，但是由于该蛋白质处在冻干或沉淀状态，藻蓝蛋白的功能基团很容易失活，当受到某些物理因素如热、紫外线照射，高压和表面张力等或化学因素等影响时，常常会出现生物活性的丧失，一些侧链基团的暴露，一些物理化学性质的改变和生物化学性质的改变导致蛋白质功能的丧失，所以需要现制现用，不能长期保存。
发明内容
本发明的一个目的在于提供制备荧光藻蓝蛋白溶液的方法，该方法与现有技术相比；只需通过两种填充介质的柱层析就能制备出较不同纯度级别的荧光藻蓝蛋白溶液。
本发明的另一个目的在于提供荧光藻蓝蛋白晶体的制备方法，该方法与现有技术相比；在普通的实验条件下就可以完成，简单易行。
本发明还针对现有技术的蛋白质处在冻干粉或沉淀状态，不能长期保存，生物活性容易丧失，不能长期利用，提供一种能长期保存，所需的保藏条件要求小，荧光活性高的荧光藻蓝蛋白晶体。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种荧光藻蓝蛋白溶液的制备方法，其特征在于，将藻细胞破碎后，通过过滤和0-4℃，6000-10000转/分钟(rpm)高速冷冻离心分离，去除沉淀，收集上清，分级盐析后收集荧光藻蓝蛋白沉淀，沉淀溶解于磷酸盐缓冲液后依次经过羟基磷灰石、葡聚糖凝胶Sephadex G-150或Sephadex G-200、羟基磷灰石柱层析，羟基磷灰石柱层析时使用浓度范围为0.005-0.2摩尔/升的磷酸盐缓冲液洗脱，控制流速在0.5-2.5毫升/分钟，最后收集A620/A280＞4.0、A620/A280＞4.5、A620/A280＞5.0一种或多种不同纯度要求的荧光藻蓝蛋白溶液，制成不同纯度级别的荧光藻蓝蛋白溶液。
作为优选，所述制备荧光藻蓝蛋白溶液的方法，其特征在于，所述荧光藻蓝白蛋白溶液在羟基磷灰石柱层析过程中使用浓度范围为0.005-0.1摩尔/升的线性梯度磷酸盐缓冲液洗脱。
作为优选，所述制备荧光藻蓝蛋白溶液的方法，其特征在于，所述荧光藻蓝蛋白溶液在羟基磷灰石柱层析过程中使用线性梯度磷酸盐缓冲液洗脱，洗脱流速控制在0.5-2.5毫升/分钟。
现有技术制备荧光藻蓝蛋白的方法是以新鲜藻泥为原料，用含EDTA的磷酸缓冲液洗涤，经超声波破碎细胞，释放出色素蛋白，通过离心分离，去除不溶性细胞膜及细胞器。收集上清夜，经分级盐析，收集荧光藻蓝蛋白沉淀。沉淀溶于含EDTA的磷酸缓冲液中，通过Sephadex G-25脱盐，上DEAE-SephadexFF柱，去掉碱性杂质蛋白，然后上羟基磷灰石柱，获得荧光藻蓝蛋白洗脱液。接着上CM-SephadexFF柱，去掉酸性杂质蛋白。最后再上第二次羟基磷灰石，获得荧光藻蓝蛋白，荧光藻蓝蛋白溶液纯度A620/A280＞4.5。本发明的荧光藻蓝蛋白的纯化是将细胞破碎抽提液经过一次HA柱再过Sephadex G-150(或Sephadex G-200)，然后在过一次HA柱，操作步骤简单，生产周期短，同时可以得到A620/A280＞4.0、A620/A280＞4.5、A620/A280＞5.0的一种或多种不同纯度要求的荧光藻蓝蛋白溶液，制成不同纯度级别的荧光藻蓝蛋白溶液制品，制成的荧光藻蓝蛋白溶液产品性能更好，纯度更高，更重要的是生产工艺非常简单。
一种荧光藻蓝蛋白制备成晶体的方法，其特征在于，将一定纯度的荧光藻蓝蛋白放在闭光封闭的环境中，加入0.05％-0.2％氯化镁和2％-4％氯化钠，调节pH值使其在晶体的成长过程中始终稳定在pH6.0～7.5的范围内，并线性梯度地加入硫酸铵并轻微搅动，使其转变成粗晶体，通过重结晶，再结晶，即得最后的晶体产品；晶体产品极大提高了荧光藻蓝蛋白更大限度地提高其纯度和保持产品的高生物活性。
作为优选，所述的荧光藻蓝蛋白制备成晶体的方法，其特征在于，所述的在晶体的成长过程中始终稳定在pH6.8～7.2的范围内。
一种荧光藻蓝蛋白晶体，分子结构为通过硫醚键连接的载体蛋白与发色团---开链线性延展的四吡咯化合物，脱辅蛋白单体由α、β、两种亚基组成，在适宜波长激发下能发射强烈荧光，特征吸收峰为615～625nm，荧光发射峰为645～655nm，等电点为4.3～4.8，其特征在于所述的荧光藻蓝蛋白为晶体结构。所述的晶体属于P21空间群。
作为优选，所述的荧光藻蓝蛋白晶体的晶胞参数为：a＝107.20，b＝115.40，c＝183.04，β＝90.2°。
作为优选，所述的晶胞内的不对称单位由两个(αβ)含有一个单体，所述的单体构为αβ单体。
运用X射线衍射分析在2.2埃分辨率水平测定了荧光藻蓝蛋白的晶体结构，晶体学R因子为19.2％，自由R因子为23.9％。晶胞参数为：a＝107.20，b＝115.40，c＝183.04，β＝90.2°，晶胞的不对称单位由两个(αβ)六聚体组成，晶体属于P21空间群。
作为优选，所述的荧光藻蓝蛋白晶体的特征光谱吸收峰为620nm，荧光发射峰为650nm。
本发明荧光藻蓝蛋白晶体具有能够长期保存，所需的保藏条件要求小，荧光活性高的的特点，其制作方法在普通的实验条件下就可以完成，简单易行。并在科研、医疗、检测、信电等领域得到广泛的应用。
附图说明
图1为构成荧光藻蓝蛋白晶体的一种藻蓝素(Cys-PCB)的结构式。
具体实施方式
以下通过试验例来进一步阐述本发明所述荧光藻蓝蛋白晶体的有益效果。
试验例1：荧光藻蓝蛋白晶体在荧光检测方面的应用
1.荧光藻蓝蛋白晶体与亲和素的交联制成荧光探针
试验材料：
选本发明的荧光藻蓝蛋白晶体，分子量约260000道尔顿；pH值7.4的0.1摩尔/升磷酸盐缓冲液(PBS)，其中含0.1摩尔/升氯化钠(NaCl)；3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)，分子量312道尔顿；二硫代苏糖醇(DTT)，分子量154道尔顿。
试验方法：
1)荧光藻蓝蛋白的衍生化
取5.2毫克荧光藻蓝蛋白晶体溶于1.0毫升磷酸盐缓冲液(PBS)中，加入15微升3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)无水甲醇液(4毫克/毫升)，使得3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)与荧光藻蓝蛋白摩尔比约为10，常温反应100分钟，经葡聚糖(Sephadex G-50)凝胶层析柱(Φ1×17厘米)脱盐，磷酸盐缓冲液(磷酸盐缓冲液)平衡和洗脱，收集荧光藻蓝蛋白溶液峰。
2)亲和素的巯基化
1毫升亲和素(约2毫克/毫升，溶解于含有0.1摩尔/升氯化钠、pH7.4的0.1摩尔/升磷酸盐缓冲液中)，加入25微升上述3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)无水甲醇液，使得3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)与亲和素摩尔比约为10，常温反应60分钟，加入二硫苏糖醇(DTT)使得其终浓度为25微摩尔/升，常温反应90分钟，同上过葡聚糖凝胶层析(SephadexG-50)，收集蛋白峰。
3)荧光藻蓝蛋白与亲和素的交联
取衍生化的荧光藻蓝蛋白与巯基化的亲和素混合，摇床低速(小于20转/分钟)振荡，4℃反应过夜。
4)终止交联反应
第3)步反应溶液中加入100微升的50毫摩尔/升碘乙酸钠封闭残余巯基，常温反应30分钟。
5)产物的纯化
第4)步产物经丙烯葡聚糖(Sephacryl S-300HR)凝胶柱层析，收集第一个蛋白峰即为荧光荧光藻蓝蛋白标记制品。
6)保存
荧光藻蓝蛋白标记制品，最后溶于磷酸盐缓冲液(含有0.1摩尔/升乙二胺四乙酸(DETA)、1摩尔/升碘乙酰胺、1％牛血清白蛋白(BSA)和0.1％叠氮化钠(NaN3))，0～5℃保存。
2.荧光藻蓝蛋白标记蛋白A
试验材料：
荧光藻蓝蛋白晶体，分子量约260000道尔顿；pH值7.4的0.1摩尔/升磷酸盐缓冲液(PBS)，其中含0.1摩尔/升氯化钠(NaCl)；3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)无水甲醇液；二硫苏糖醇(DTT)pH7.4缓冲液；蛋白A；乙二胺四乙酸(DETA)；碘乙酰胺。
试验方法：
1)、荧光藻蓝蛋白的衍生化
取5.2毫克荧光藻蓝蛋白晶体溶于1.0毫升磷酸盐缓冲液(磷酸盐缓冲液)中，加入15微升3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)无水甲醇液(4毫克/毫升)，使得3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)与荧光藻蓝蛋白摩尔比约为10，常温反应60分钟，经葡聚糖(Sephadex G-50)凝胶层析脱盐(1×17厘米)，磷酸盐缓冲液(磷酸盐缓冲液)平衡和洗脱，收集荧光荧光藻蓝蛋白溶液峰。
2)、蛋白A的巯基化
0.5毫升蛋白A(2毫克/毫升)100mmol/L磷酸盐缓冲液(含有100mmol/L氯化钠)pH7.4，加入上述3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)无水甲醇液，使得3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(SPDP)与蛋白摩尔比约为10，常温反应40分钟，加入二硫苏糖醇(DTT)使得其终浓度为25微摩尔/升，常温反应25分钟，同上过葡聚糖凝胶层析(Sephadex G-50)，收集蛋白峰。
3)、荧光藻蓝蛋白与蛋白A的交联
取0.8毫克/毫升衍生化的荧光荧光藻蓝蛋白与0.3毫克/毫升巯基化的蛋白A等量混合，摇床低速(小于20转/分钟)振荡，4℃反应过夜。
荧光藻蓝蛋白标记制品，最后溶于磷酸盐缓冲液(含有0.1摩尔/升乙二胺四乙酸(DETA)、1摩尔/升碘乙酰胺、1％牛血清白蛋白(BSA)和0.1％叠氮化钠(NaN3))，0～5℃保存。
使用荧光藻蓝蛋白晶体标记亲和素和蛋白A的标记率均在60％以上，而使用荧光藻蓝蛋白冻干粉或沉淀标记亲和素的标记率一般为40％-50％，结果表明，使用荧光藻蓝蛋白晶体进行分子标记的效果明显优于荧光藻蓝蛋白冻干粉或沉淀的标记。
试验例2：荧光藻蓝蛋白晶体在免疫分析方面的应用。
荧光藻蓝蛋白与抗体的交联
试验材料：
选本发明的荧光藻蓝蛋白晶体：分子量约260000道尔顿；pH值7.4的0.1摩尔/升磷酸盐缓冲液(PBS)；PD-10柱(葡聚糖凝胶层析柱Sephadex G-25M)，安玛西亚Amersham公司产品，产品目录号No.17-0851-01；NAP5柱(葡聚糖凝胶层析柱Sephadex G-25 DNA grade)，安玛西亚Amersham公司产品，产品目录号No 17-0853-02；琥珀酰亚胺-4-(N-甲基马来酰亚胺)环己烷-1-碳酸酯)(SMCC)，Pierce公司，产品目录号No.22360；N-乙基马来酰胺(NEM)，Sigma公司，产品目录号E-1271；二甲基亚砜(DMSO)，Aldrich公司，产品目录号No.27,685-5。
试验方法：
1)、荧光藻蓝蛋白晶体的预处理
将荧光藻蓝蛋白晶体溶于1.0毫升磷酸盐缓冲液(PBS)中，于透析缓冲液中透析除盐。透析后的荧光藻蓝蛋白浓度调整到5-10毫克/毫升为宜。
2)、荧光藻蓝蛋白的衍生化
将琥珀酰亚胺-4-(N-甲基马来酰亚胺)环己烷-1-碳酸酯)(SMCC)溶解于无水二甲基亚砜(DMSO)配制成10毫克/毫升的母液，每毫克的荧光藻蓝蛋白添加11微升的SMCC，铝箔封好后于室温旋转反应60分钟，使藻蓝蛋白分子上的氨基与琥珀酰胺反应生成衍生化的藻蓝蛋白。
交换缓冲液预先平衡凝胶柱，将衍生化的荧光藻蓝蛋白过柱。
3)、抗体的处理
二硫苏糖醇(DTT)溶解于蒸馏水中，配制成1摩尔/升的二硫苏糖醇(DTT)母液，调整抗体的浓度，使其浓度至少为4毫克/毫升。
每毫升抗体溶液中加入20微升的二硫苏糖醇(DTT)母液，室温静置反应30分钟，将抗体的二硫键打开形成巯基。
交换缓冲液预先平衡凝胶柱，将反应液过柱，收集抗体部分。
4)、荧光藻蓝蛋白和抗体的共价交联
每毫克抗体加入3.2毫克的SMCC衍生化的荧光藻蓝蛋白，铝箔封好后于室温旋转反应60分钟，使藻蓝蛋白分子上的马来酰亚胺基和抗体上的巯基实现共价交联。
10毫克的N-乙基马来酰胺(NEM)溶解于1.0毫升的无水二甲基亚砜(DMSO)中制成N-乙基马来酰胺(NEM)母液(现配现用)。
每毫克抗体中加入3.4微升N-乙基马来酰胺(NEM)母液，铝箔封好后于室温旋转反应60分钟，反应后，使抗体上的巯基封闭。
5)、交联物的存储
将交联物于存储缓冲液中透析后保存于冰箱。
结果表明，当使用荧光藻蓝蛋白的沉淀产品来实现该用途时，由于沉淀产品只是蛋白的硫酸铵沉淀物，在使用中存在一定的局限性和缺点，不能保证在实施荧光检测及免疫分析标记前荧光藻蓝蛋白的同一性，故对分析结果的精准性产生一定影响。用荧光藻蓝蛋白的晶体来实现该用途，更好地解决了荧光藻蓝蛋白在此领域的缺陷，使标记和分析更加精准。将荧光藻蓝蛋白的晶体用于荧光检测及免疫分析，或与其他物质如抗体、生物素、亲合素、免疫蛋白等结合，制成荧光探针或荧光标记用于荧光检测及分析。通过检测其发出的荧光，可以用于荧光显微检测、荧光免疫测定、双色或多色荧光分析、癌细胞表面抗原检测、疾病检测诊断、蛋白质和核酸等生物大分子的分析。
试验例3：荧光藻蓝蛋白晶体用于制备光子开关
试验材料：选本发明的荧光藻蓝蛋白晶体：分子量约260000道尔顿。
试验原理：
荧光藻蓝蛋白晶体是一种重要的光敏蛋白生物光色材料，具有光驱动质子泵功能。具备的光致变色、非线性光学变换、直视图显示、调整光电响应、双稳态、开关存储等特性，在光学信息存储与处理、快速光电探测、人工神经网络等方面具有潜在的应用前景。荧光藻蓝蛋白晶体具有的光敏性构象变化使其成为理想的光子开关材料。在特定波长的光照射下，处于基态的荧光藻蓝蛋白晶体(FPC)分子发生一系列相应的分子结构变化，即光异构化过程，形成一定的光循环，在光循环过程中，其中间产物的各吸收波长相对于初态发生一定的频移。对于光子开关而言，是利用荧光藻蓝蛋白分子在不同波长光作用下的非线性吸收特性来实现的.其分子光异构化过程非常快，达到了ps量级，且以分子作为逻辑门理论最小工作单元，因而有望使光子开关的速度及集成度得到更进一步的提高。
试验方法：
将荧光藻蓝蛋白晶体溶解于水，用甩胶的方法在经过亲水处理后的导电玻璃(ITO)上涂一层水溶性的荧光藻蓝蛋白胶膜，自然干燥后得到蓝色透明的荧光藻蓝蛋白膜，厚约为500nm。然后在其上蒸上厚约为50nm的金属Al膜，器件有效面积为1.0×1.0cm，电阻约为1.5×106Ω。
当导电玻璃为负电极时是低阻方向，其电阻约为100Ω，其伏安特性几乎表现为线性关系。而当导电玻璃为正电极时是高阻方向，其伏安特性表现为非线性变化关系，是典型的二极管伏安特性，这种非线性伏安特性主要来自金属Al与荧光藻蓝蛋白的相互作用。这表明在电极附近形成了空间电荷区。
在600nm激发下，荧光藻蓝蛋白的光致发光峰的位置约为645nm；而荧光藻蓝蛋白的电致发光峰则随所加电压的不同而有所不同。我们同时还发现当导电玻璃为负电极时，由于电阻值较小，此时很难观察到荧光藻蓝蛋白的电致发光，而当导电玻璃为正电极时则很容易观察到较强的荧光藻蓝蛋白的电致发光。
荧光藻蓝蛋白吸收峰在620nm(2.0eV)附近，光致发光峰位于650nm(1.9eV)附近。当在Al/荧光藻蓝蛋白/ITO二端加上一定的电压，空穴和电子将从ITO和Al电极注入到荧光藻蓝蛋白的价带和导带中。荧光藻蓝蛋白的价带位于5.5～6.0eV，ITO的功函数越为5.6eV，空穴很容易注入到荧光藻蓝蛋白的价带中。另一方面，Al的功函数约为4.1eV，电子亦较容易进入荧光藻蓝蛋白的价带中，而发出650nm左右的荧光。随着电压的增大(大于7V)，从电极注入到荧光藻蓝蛋白导带中的电子数增多，导致激子湮灭现象的出现，使此时的电致发光的强度有所下降。至于在595nm附近出现的新的肩峰，以及随电压增大发光峰的红移现象，我们认为未加电场时，荧光藻蓝蛋白中的发色团的分布是各向同性的，当ITO和Al电极分别加上正负电压时，具有极性的四吡咯发色团在电场的作用下进行局部的微小取向运动，改变了四吡咯发色团的空间构象，从而导致了它的光谱学特性的改变。
试验例4：荧光藻蓝蛋白晶体用于疾病的治疗与预防。
试验材料：选本发明的荧光藻蓝蛋白晶体：分子量约260000道尔顿。
抑制肿瘤细胞生长：
运用半固体琼脂培养法和MTT检测法测定了荧光藻蓝蛋白晶体对人血癌细胞株HL-60，K-562和U-937生长的影响。体外培养条件下用不同浓度的荧光藻蓝蛋白晶体处理这3种肿瘤细胞，结果显示荧光藻蓝蛋白晶体对这三种肿瘤细胞均有不同程度的抑制作用，并存在浓度剂量效应，高浓度抑制作用强。
(1)在较高浓度(100微克/毫升)时对HL-60细胞的生长有显著的抑制作用；
(2)在浓度(100微克/毫升和30微克/毫升)时对K-562细胞的生长有显著的抑制作用；
(3)在浓度(100微克/毫升)时对U-937细胞的生长有显著的抑制作用。
抗辐射作用：
从荧光藻蓝蛋白晶体抗辐射作用的机理来看，造血干细胞的损伤和恢复在造血型放射病中起着重要的作用，降低造血干细胞的放射敏感性或防止照射动物体内存活干细胞的继续减少，促使其提前进入增殖期，对照射动物造血功能的恢复将起到有益的作用。预防性的给小鼠腹腔注射荧光藻蓝蛋白晶体的溶解液，能显著减轻辐射对小鼠外周血细胞和骨髓细胞的损伤，可促进小鼠外周白细胞的恢复，亦能促进骨髓有核细胞、粒单系祖细胞和多能造血干细胞的恢复和增殖。
免疫功能：
给注射有肝肿瘤细胞的实验小白鼠口服荧光藻蓝蛋白晶体后，实验组的小白鼠比对照组的小白鼠的成活率明显提高；进一步的研究发现，实验组的小白鼠的淋巴细胞活性明显高于对照组以及正常小白鼠。因此，荧光藻蓝蛋白晶体能提高免疫系统功能，以抵抗各种疾病。
表1：不同剂量组的荧光藻蓝蛋白晶体的治疗效果
| 组别 | 剂量(毫克/千克) | 动物数(只) | 平均存活天数(天) |
| 对照组 | 0 | 15 | 9.0±4.2 |
| 低剂量组 | 2 | 15 | 10.2±4.1 |
| 中剂量组 | 4 | 15 | 10.9±4.5 |
| 高剂量组 | 8 | 15 | 12.8±5.4 |
人类T淋巴细胞表面具有绵羊红细胞(SRBC)的受体，因此，绵羊红细胞能粘于T细胞的周围，形成玫瑰花样的细胞团，故名E玫瑰花形试验，形成此种玫瑰花结的T细胞称为红细胞玫瑰花形成细胞。人体T淋巴细胞E花环实验是鉴定与计数人外周血T淋巴细胞的功能和数量的常用方法，特别是活性细胞玫瑰花形成细胞(EaRFC)是一组对SRBC具有高度亲和力的T细胞特殊亚组，是T细胞中具有免疫活性功能的效应细胞。荧光藻蓝蛋白晶体能够促进植物血球凝集素(PHA)刺激淋巴细胞转化的作用，能恢复T细胞受环磷酰胺损伤后E玫瑰花环形成能力，特别是对活性E花环(Ea)的形成能力有较好的恢复作用。因此荧光藻蓝蛋白晶体能提高免疫系统功能，以抵抗各种疾病。
消炎作用：
荧光藻蓝蛋白晶体具有强抗氧化性，是一种活性氧自由基消除剂，在一定程度上具有消炎作用。
荧光藻蓝蛋白晶体能消除葡萄糖氧化酶引起的炎症。
荧光藻蓝蛋白晶体具有护肝功效：
能抑制Fe3+-抗坏血酸诱导的肝脏微粒体脂过氧化作用。口服50-300毫克/千克剂量的荧光藻蓝蛋白晶体即能产生明显的消炎作用。其消炎活性不依赖于皮质类固醇的释放。且对急、慢性炎症组织都有作用。
荧光藻蓝蛋白晶体能抑制红细胞的裂解，其作用方式与trolox(维生素E类似物)和抗坏血酸(维生素C)的作用方式相同，但抗氧化性较trolox强16倍，较维生素C强20倍。荧光藻蓝蛋白晶体能通过消除水相中的过氧化物自由基来防止其诱导的红细胞裂解。
总之，炎症代谢产物，如白细胞三烯、氧自由基等能诱导白细胞迁移进入组织或黏附于血管内皮，而中性白细胞的黏附和浸润是炎症反应的核心。在体内及体外实验中，荧光藻蓝蛋白晶体通过清除活性氧物质(ROS)，例如：羟自由基(OH·)、烷氧自由基(RO·)和超氧化物自由基等，在一定程度上起到缓解炎症的作用。
荧光藻蓝蛋白晶体抗癌的机理：
抗癌机制：荧光藻蓝蛋白能被肿瘤细胞选择性吸收到细胞膜中。根据对K-562细胞的作用研究发现，荧光藻蓝蛋白能引起原癌基因(c-myc)的含量的增高，而对BCL-2的表达量没有影响。因此可见是原癌基因(c-myc)表达量的增高引起了细胞的凋亡，或存在另一种途径抑制了K-562细胞的生长，从而达到抗癌的效果。荧光藻蓝蛋白可作为一种DNA稳定因子起作用，通过影响合成DNA和RNA的机制，来抑制肿瘤细胞生长，或以诱导细胞内信息分子的改变来达到抗癌效果。
以上机理表明可以将荧光藻蓝蛋白晶体作为一种功效成分制成药物或食物，用于癌症、肿瘤疾病的治疗与预防。
结果表明：荧光藻蓝蛋白晶体不仅可以制备抗癌抗肿瘤药物，还可将荧光藻蓝蛋白晶体作为一种功效成分或中间体，制备成药物或食物用于癌症、肿瘤的预防与治疗；又可将荧光藻蓝蛋白晶体作为一种功效成分或中间体，制备成药物或食物用于抗辐射、增强免疫力或消炎多色荧光分析、癌细胞表面抗原检测、疾病检测诊断、蛋白质和核酸等生物大分子的分析。
试验例5：荧光藻蓝蛋白晶体在保健食品方面的应用
试验材料：
配方1：含35％的荧光藻蓝蛋白晶体成品，藻多糖、螺旋藻粗提干粉、生晒参、天然维生素E，其余为水，制成胶囊。
配方2：藻多糖、螺旋藻粗提干粉、生晒参、天然维生素E，其余为水，制成胶囊。
试验方法：
1.用亚急性试验方法评价了配方1胶囊和配方2胶囊对随机抽取的昆明小鼠300只抗辐射作用的影响，以及配方1胶囊对辐射后小鼠白细胞总数的影响，一次照射60Co-γ射线，结果显示如表2所示：
表2：两种胶囊对小鼠存活率的影响
| 组别 | 存活数 | 死亡数 | 合计 |
| 第I组 | 112 | 38 | 150 |
| 第II组 | 45 | 105 | 150 |
| 合计 | 157 | 143 | 300 |
注：配方组1和配方2相比：X2＝59.98，P＜0.01。说明含有荧光藻蓝蛋白晶体配方组1比对照配方组2对辐射后的小鼠有很好的保健作用。
表3：配方1胶囊对小鼠白细胞总数的影响。
| 组别 | 剂量(毫克/千克) | 动物数(只) | 辐射前(×109/L) | 辐射2天后(×109/L) | 辐射7天后(×109/L) | 辐射14天后(×109/L) |
| 对照组 | 0 | 15 | 9.0±2.8 | 2.3±1.5 | 0.3±0.2 | 0.6±0.3 |
| 低剂量组 | 125 | 15 | 11.0±1.3 | 2.0±0.6 | 0.2±0.1 | 0.9±0.5 |
| 中剂量组 | 250 | 15 | 10.4±1.9 | 2.3.±1.1 | 0.3±0.1 | 0.9±1.0 |
| 高剂量组 | 750 | 15 | 10.4±2.6 | 1.7±0.7 | 0.4±0.2 | 1.5±1.0** |
注：**与对照组比较，P＜0.01
2.用负重游泳试验及生化指标检测评价了配方I保健胶囊的抗疲劳作用。胶囊以125mg/kg.bw、250mg/kg.bw、750mg/kg.bw的剂量连续给小鼠灌胃30d。结果显示，高剂量组小鼠负重游泳时间明显长于对照组；游泳后0min高剂量组及游泳后30min高、中剂量组小鼠血乳糖明显低于对照组；高剂量组小鼠肝糖原含量明显高于对照组；高剂量组小鼠血清尿素氮含量明显低于对照组。表面此胶囊具有抗疲劳作用。
表4：配方I胶囊对负重游泳试验的小鼠之间的对比
| 组别 | 剂量(毫克/千克) | 动物数(只) | 平均游泳时间(分钟) | 平均血乳酸含量(mmol/L) | 平均肝糖原含量(mg/g肝组织) | 平均血清尿素氮含量(mmol/L) |
| 对照组 | 0 | 10 | 8.64±3.51 | 5.92±0.68 | 2.71±1.56 | 8.76±0.86 |
| 低剂量组 | 125 | 10 | 9.97±4.25 | 5.89±0.95 | 3.06±0.76 | 8.20±1.58 |
| 中剂量组 | 250 | 10 | 11.79±5.80 | 5.34±0.26** | 3.26±0.97 | 7.93±1.80 |
| 高剂量组 | 750 | 10 | 14.62±7.08** | 5.18±0.32** | 4.36±1.62** | 6.50±l.43** |
注：**与对照组比较，P＜0.01
试验例5三种不同的荧光藻蓝蛋白状态下的稳定性之间的比较
试验材料：荧光藻蓝蛋白沉淀、荧光藻蓝蛋白冻干粉、荧光藻蓝蛋白晶体。
试验方法：目前，荧光藻蓝蛋白沉淀的适宜保存方法为：4℃条件下，悬浮于150mM磷酸钠，60％硫酸铵，pH7.0，1mM EDTA，1mM NaN3溶液中；荧光藻蓝蛋白冻干粉的适宜保存方法为4℃条件下保存。本发明荧光藻蓝蛋白晶体的适宜保存方法为：4℃条件下，悬浮于150mM磷酸钠，60％硫酸铵，pH7.0，1mM EDTA，1mMNaN3溶液中。
将荧光藻蓝蛋白沉淀、冻干粉和晶体三种形态的产品于各自的适宜保存条件下保存，不同的保存时间取出，用0.005摩尔/升的磷酸盐缓冲液(PBS)配成浓度为100ug/L的荧光藻蓝蛋白溶液，测定620纳米波长下的吸光光度值，计算出相对吸光值。
表5：荧光藻蓝蛋白三种不同状态下的稳定性之间的比较
荧光藻蓝蛋白晶体在其适宜的条件下保存两年后，相对吸光光度值无变化，而荧光藻蓝蛋白以沉淀和冻干粉的形态保存两年后，相对吸光光度值的降低量分别为61％和35％，这表明荧光藻蓝蛋白以晶体的形态保存明显优于沉淀和冻干粉形态。分析其原因，荧光藻蓝蛋白以晶体形态存在时，荧光藻蓝蛋白分子按照特定的规律排列于晶胞中，色素基团包被于荧光藻蓝蛋白分子内而受到有效的保护，不易被氧化和微生物降解；而荧光藻蓝蛋白以沉淀和冻干粉的形态保存时，荧光藻蓝蛋白的分子为无序排列，色素蛋白大量暴露于分子外围，容易被氧化或微生物降解而导致荧光藻蓝蛋白的变性，导致荧光藻蓝蛋白在620纳米波长下的吸光光度值的降低。
实施例1
1、荧光藻蓝蛋白的制备
细胞破碎
称取钝顶螺旋藻置入烧杯中，用蒸馏水清洗两次，加入pH值6.0、浓度0.005mol/L的磷酸缓冲液，搅拌均匀。于冰浴(0℃)中1800W超声破碎30分钟，将破碎好的藻液置于预冷的高速冷冻离心机中，8000转/分钟(rpm)0℃下离心离心60分钟，去掉沉淀，收集上清液；
盐析
在上清液中加入固体硫酸铵使之达到25％饱和度，0℃温度条件下静置10小时，6000转/分钟(rpm)0℃冷冻离心60分钟，弃去沉淀。上清液中继续加入固体硫酸铵至80％饱和度，低温(0℃)静置10小时，6000转/分钟(rpm)0℃冷冻离心60分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH6.0)溶解，在0.01mol/L磷酸盐缓冲液(pH6.0)中充分透析
第一次羟基磷灰石柱层析
将透析后的粗品液加到羟基磷灰石层析柱上，加样量为5ml，然后在洗脱过程中以0.005-0.2mol/L的线性梯度磷酸盐缓冲液(pH6.0磷酸盐缓冲液，含0.1mol/L氯化钠)洗脱，流速为0.5ml/min，洗脱总体积为600ml。用自动部分收集器收集洗脱液。将荧光藻蓝蛋白含量和纯度较高的收集液合并在一起，分别加入固体硫酸铵至80％饱和度，于低温(0℃)条件下保存。
葡聚糖(Sephadex G-150)柱层析
上述纯化收集的荧光藻蓝蛋白，加到葡聚糖(Sephadex G-150)分子筛柱上。用0.005mol/L的磷酸盐缓冲液缓冲液(pH值6.0)洗脱，控制流速在5ml/min，收集A620/A280＞4.0的蛋白溶液部分。
第二次羟基磷灰石柱层析
将数次盐析浓缩后的荧光藻蓝蛋白合并，以6000转/分钟(rpm)0℃冷冻离心离心60分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH6.0)溶解，在0.005mol/L磷酸盐缓冲液(pH6.0)中充分透析。将透析后的藻蓝蛋白加到羟基磷灰石层析柱上，洗脱方法与第一次羟基磷灰石柱层析时相同，洗脱体积为1000ml，收集A620/A280＞4.0、A620/A280＞4.5和A620/A280＞5.0的部分。
2.荧光藻蓝蛋白晶体的制备
将制备A620/A280＞4.0、4.5或A620/A280＞5.0的荧光藻蓝蛋白溶液收集在烧杯中，放入密闭、闭光、恒低温条件(温度控制在0℃)的超净工作上。溶液中加入0.2％(质量/体积，M/V)的氯化镁和4％(质量/体积，M/V)氯化钠。
将pH传感器浸入液面下，通过pH自动调控装置调节液体的pH值始终稳定在pH6.0。
将固体硫酸铵溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(pH6.0)中制备成100％饱和度的硫酸铵溶液，并用0.2μm的滤膜过滤除菌。
将饱和硫酸铵溶液缓慢滴加到所盛荧光藻蓝蛋白溶液中，并轻微搅动，使溶液混合均匀，流速控制在1ml/6min，直到溶液中的荧光藻蓝蛋白以晶体的形式基本析出完全为止。
将晶体混合溶液放入事先低温(0℃)预冷的真空抽滤器中抽滤，抽除滤液，然后用65％饱和度的硫酸铵溶液洗涤晶体3遍。
将所得到的荧光藻蓝蛋白晶体溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(pH6.0.)中，按照以上结晶的方法和步骤，实施重结晶，再结晶，即得最后的晶体产品。
荧光藻蓝蛋白结构的确定
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)分子结构为通过一个或两个硫醚键共价连接的载体蛋白与发色团(藻蓝素Phycocyanobilins，PCB)——一种开链四吡咯发色团组成的，接位点通常在α84(α亚基第84位氨基酸)和β84(β亚基第84位氨基酸)等保守位点上。其脱辅蛋白由等摩尔量的α和β亚基构成，α、β亚基是由160～180个氨基酸构成的多肽链。α亚基分子量大小约为13～20kD，β亚基分子量大小约为14～24kD。在离体条件下，荧光藻蓝蛋白以(αβ)3和(αβ)6存在。荧光藻蓝蛋白的α和β亚基通过分子间的各种相互作用力(疏水键、氢键、和离子键等)先形成单体(αβ)，单体之间再聚合成三聚体(αβ)3(这时还需要有连接多肽(linkerpolypeptides)的作用)。荧光藻蓝蛋白的六聚体(αβ)6由两个(αβ)3组成。荧光藻蓝蛋白的α亚基含1个藻蓝素，β亚基含2个藻蓝素。
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)在620nm处有最大吸收峰，在280nm和360nm处具有特异性荧光激发峰，在650nm左右具有荧光吸收峰。其等电点为4.6。
荧光藻蓝蛋白晶体结构的确定
利用x-射线衍射的方法对本发明所制备的荧光藻蓝蛋白晶体结构进行分析，其结果如下：荧光藻蓝蛋白晶体中，运用X射线衍射分析在2.2埃分辨率水平测定了藻蓝蛋白的晶体结构，晶体学R因子为19.2％，自由R因子为23.9％。晶胞参数为：a＝107.20，b＝115.40，c＝183.04，β＝90.2°，晶胞的不对称单位由两个(αβ)六聚体组成，晶体属于P21空间群。
实施例2
1、荧光藻蓝蛋白的制备
细胞破碎
称取钝顶螺旋藻置入烧杯中，用蒸馏水清洗两次，加入pH值6.8、浓度0.005mol/L的磷酸缓冲液，搅拌均匀。于冰浴(0℃)中1800W超声破碎40分钟，将破碎好的藻液置于预冷的高速冷冻离心机中，7000转/分钟(rpm)2℃下离心90分钟，去掉沉淀，收集上清液；
盐析
在上清液中加入固体硫酸铵使之达到25％饱和度，2℃温度条件下静置10小时，7000转/分钟(rpm)2℃冷冻离心90分钟，弃去沉淀。上清液中继续加入固体硫酸铵至80％饱和度，低温(2℃)静置10小时，7000转/分钟(rpm)2℃冷冻离心90分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH6.8)溶解，在0.005mol/L磷酸盐缓冲液(pH6.8)中充分透析
第一次羟基磷灰石柱层析
将透析后的粗品液加到羟基磷灰石层析柱上，加样量为15ml，然后以0.005-0.1mol/L的线性梯度磷酸盐缓冲液(pH6.4磷酸盐缓冲液，含0.1mol/L氯化钠)洗脱，流速为0.8ml/min，洗脱总体积为600ml。用自动部分收集器收集洗脱液。将荧光藻蓝蛋白含量和纯度较高的收集液合并在一起，分别加入固体硫酸铵至80％饱和度，于低温(2℃)条件下保存。
葡聚糖(Sephadex G-150)柱层析
上述纯化收集的荧光藻蓝蛋白，加到葡聚糖(Sephadex G-150)分子筛柱上。用0.005mol/L的磷酸盐缓冲液缓冲液(pH值6.8)洗脱，控制流速在5ml/min，收集A620/A280＞4.0的蛋白溶液部分。
第二次羟基磷灰石柱层析
将数次盐析浓缩后的荧光藻蓝蛋白合并，以7000转/分钟(rpm)2℃冷冻离心离心90分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH6.8)溶解，在0.005mol/L磷酸盐缓冲液(pH6.8)中充分透析。将透析后的藻蓝蛋白加到羟基磷灰石层析柱上，洗脱方法与第一次羟基磷灰石柱层析时相同，洗脱体积为1000ml，收集A620/A280＞4.0、A620/A280＞4.5和A620/A280＞5.0的部分。
2.荧光藻蓝蛋白晶体的制备
将制备A620/A280＞4.0、4.5或A620/A280＞5.0的荧光藻蓝蛋白溶液收集在烧杯中，放入密闭、闭光、恒低温条件(温度控制在10℃)的超净工作上。溶液中加入0.2％(质量/体积，M/V)的氯化镁和4％(质量/体积，M/V)氯化钠。
将pH传感器浸入液面下，通过pH自动调控装置调节液体的pH值始终稳定在pH6.8。
将固体硫酸铵溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(PH6.8)中制备成100％饱和度的硫酸铵溶液，并用0.2μm的滤膜过滤除菌。
将饱和硫酸铵溶液缓慢滴加到所盛荧光藻蓝蛋白溶液中，并轻微搅动，使溶液混合均匀，流速控制在1ml/6min，直到溶液中的荧光藻蓝蛋白以晶体的形式基本析出完全为止。
将晶体混合溶液放入事先低温(0℃)预冷的真空抽滤器中抽滤，抽除滤液，然后用60％饱和度的硫酸铵溶液洗涤晶体4遍。
将所得到的荧光藻蓝蛋白晶体溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(pH6.8)中，按照以上结晶的方法和步骤，实施重结晶，再结晶，即得最后的晶体产品。
荧光藻蓝蛋白结构的确定
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)分子结构为通过一个或两个硫醚键共价连接的载体蛋白与发色团(藻蓝素Phycocyanobilins，PCB)——一种开链四吡咯发色团组成的，接位点通常在α84(α亚基第84位氨基酸)和β84(β亚基第84位氨基酸)等保守位点上。其脱辅蛋白由等摩尔量的α和β亚基构成，α、β亚基是由160～180个氨基酸构成的多肽链。α亚基分子量大小约为13～20kD，β亚基分子量大小约为14～24kD。在离体条件下，荧光藻蓝蛋白以(αβ)3和(αβ)6存在。荧光藻蓝蛋白的α和β亚基通过分子间的各种相互作用力(疏水键、氢键、和离子键等)先形成单体(αβ)，单体之间再聚合成三聚体(αβ)3(这时还需要有连接多肽(linkerpolypeptides)的作用)。荧光藻蓝蛋白的六聚体(αβ)6由两个(αβ)3组成。荧光藻蓝蛋白的α亚基含1个藻蓝素，β亚基含2个藻蓝素。
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)在620nm处有最大吸收峰，在280nm和360nm处具有特异性荧光激发峰，在650nm左右具有荧光吸收峰。其等电点为4.6。
荧光藻蓝蛋白晶体结构的确定
利用X-射线衍射的方法对本发明所制备的荧光藻蓝蛋白晶体结构进行分析，其结果如下：荧光藻蓝蛋白晶体中，运用X射线衍射分析在2.2埃分辨率水平测定了荧光藻蓝蛋白的晶体结构，晶体学R因子为19.2％，自由R因子为23.9％。晶胞参数为：a＝107.20，b＝115.40，c＝183.04，β＝90.2°，晶胞的不对称单位由两个(αβ)六聚体组成，晶体属于P21空间群。
实施例3
1、荧光藻蓝蛋白的制备
细胞破碎
称取钝顶螺旋藻置入烧杯中，用蒸馏水清洗两次，加入pH值7.1、浓度0.005mol/L的磷酸缓冲液，搅拌均匀。于冰浴(0℃)中1800W超声破碎35分钟，将破碎好的藻液置于预冷的高速冷冻离心机中，9000转/分钟(rpm)4℃下离心50分钟，去掉沉淀，收集上清液；
盐析
在上清液中加入固体硫酸铵使之达到20％饱和度，5℃温度条件下静置10小时，9000转/分钟(rpm)4℃冷冻离心离心35分钟，弃去沉淀。上清液中继续加入固体硫酸铵至80％饱和度，低温(5℃)静置10小时，9000转/分钟(rpm)4℃冷冻离心离心35分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH7.1)溶解，在0.005mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.1)中充分透析
第一次羟基磷灰石柱层析
将透析后的粗品液加到羟基磷灰石层析柱上，加样量为20ml，然后在洗脱过程中以0.005-0.15mol/L的线性梯度磷酸盐缓冲液(pH7.1磷酸盐缓冲液，含0.1mol/L氯化钠)洗脱，流速为1.2ml/min，洗脱总体积为800ml。用自动部分收集器收集洗脱液。将荧光藻蓝蛋白含量和纯度较高的收集液合并在一起，分别加入固体硫酸铵至80％饱和度，于低温(5℃)条件下保存。
葡聚糖(Sephadex G-200)柱层析
上述纯化收集的荧光藻蓝蛋白，加到葡聚糖(Sephadex G-200)分子筛柱上。用0.005mol/L的磷酸盐缓冲液缓冲液(pH值7.1)洗脱，控制流速在5ml/min，收集A620/A280＞4.0的荧光藻蓝蛋白溶液部分。
第二次羟基磷灰石柱层析
将数次盐析浓缩后的荧光藻蓝蛋白合并，以9000转/分钟(rpm)4℃冷冻离心离心35分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH7.1)溶解，在0.005mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.1)中充分透析。将透析后的藻蓝蛋白加到羟基磷灰石层析柱上，洗脱方法与第一次羟基磷灰石柱层析时相同，洗脱体积为1000ml，收集A620/A280＞4.0、A620/A280＞4.5和A620/A280＞5.0的部分。
2.荧光藻蓝蛋白晶体的制备
将制备A620/A280＞4.0、4.5或A620/A280＞5.0的荧光藻蓝蛋白溶液收集在烧杯中，放入密闭、闭光、恒低温条件(温度控制在10℃)的超净工作上。溶液中加入0.2％(质量/体积，M/V)的氯化镁和4％(质量/体积，M/V)氯化钠。
将pH传感器浸入液面下，通过pH自动调控装置调节液体的pH值始终稳定在pH7.1。
将固体硫酸铵溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(pH7.1)中制备成100％饱和度的硫酸铵溶液，并用0.2μm的滤膜过滤除菌。
将饱和硫酸铵溶液缓慢滴加到所盛荧光藻蓝蛋白溶液中，并轻微搅动，使溶液混合均匀，流速控制在1ml/6min，直到溶液中的荧光藻蓝蛋白以晶体的形式基本析出完全为止。
将晶体混合溶液放入事先低温(5℃)预冷的真空抽滤器中抽滤，抽除滤液，然后用60％饱和度的硫酸铵溶液洗涤晶体5遍。
将所得到的荧光藻蓝蛋白晶体溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(pH7.1)中，按照以上结晶的方法和步骤，实施重结晶，再结晶，即得最后的晶体产品。
荧光藻蓝蛋白结构的确定
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)分子结构为通过一个或两个硫醚键共价连接的载体蛋白与发色团(藻蓝素Phycocyanobilins，PCB)——一种开链四吡咯发色团组成的，接位点通常在α84(α亚基第84位氨基酸)和β84(β亚基第84位氨基酸)等保守位点上。其脱辅蛋白由等摩尔量的α和β亚基构成，α、β亚基是由160～180个氨基酸构成的多肽链。α亚基分子量大小约为13～20kD，β亚基分子量大小约为14～24kD。在离体条件下，荧光藻蓝蛋白以(αβ)3和(αβ)6存在。荧光藻蓝蛋白的α和β亚基通过分子间的各种相互作用力(疏水键、氢键、和离子键等)先形成单体(αβ)，单体之间再聚合成三聚体(αβ)3(这时还需要有连接多肽(linkerpolypeptides)的作用)。荧光藻蓝蛋白的六聚体(αβ)6由两个(αβ)3组成。荧光藻蓝蛋白的α亚基含1个藻蓝素，β亚基含2个藻蓝素。
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)在620nm处有最大吸收峰，在280nm和360nm处具有特异性荧光激发峰，在650nm左右具有荧光吸收峰。其等电点为4.6。
荧光藻蓝蛋白晶体结构的确定
利用X-射线衍射的方法对本发明所制备的荧光藻蓝蛋白晶体结构进行分析，其结果如下：荧光藻蓝蛋白晶体中，运用X射线衍射分析在2.2埃分辨率水平测定了荧光藻蓝蛋白的晶体结构，晶体学R因子为19.2％，自由R因子为23.9％。晶胞参数为：a＝107.20，b＝115.40，c＝183.04，β＝90.2°，晶胞的不对称单位由两个(αβ)六聚体组成，晶体属于P21空间群。
实施例4
1、荧光藻蓝蛋白的制备
细胞破碎
称取钝顶螺旋藻置入烧杯中，用蒸馏水清洗两次，加入pH值7.2、浓度0.005mol/L的磷酸缓冲液，搅拌均匀。于冰浴(0℃)中1800W超声破碎30分钟，将破碎好的藻液置于预冷的高速冷冻离心机中，10000转/分钟(rpm)10℃下离心30分钟，去掉沉淀，收集上清液；
盐析
在上清液中加入固体硫酸铵使之达到25％饱和度，10℃温度条件下静置14小时，10000转/分钟(rpm)7℃冷冻离心30分钟，弃去沉淀。上清液中继续加入固体硫酸铵至80％饱和度，低温(10℃)静置14小时，10000转/分钟(rpm)7℃冷冻离心30分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH7.2)溶解，在0.005mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.2)中充分透析
第一次羟基磷灰石柱层析
将透析后的粗品液加到羟基磷灰石层析柱上，加样量为30ml，然后在洗脱过程中以0.005-0.18mol/L的线性梯度磷酸盐缓冲液(pH7.2磷酸盐缓冲液，含0.1mol/L氯化钠)洗脱，流速为1.6ml/min，洗脱总体积为800ml。用自动部分收集器收集洗脱液。将荧光藻蓝蛋白含量和纯度较高的收集液合并在一起，分别加入固体硫酸铵至80％饱和度，于低温(10℃)条件下保存。
葡聚糖(Sephadex G-150)柱层析
上述纯化收集的荧光藻蓝蛋白，加到葡聚糖(Sephadex G-150)分子筛柱上。用0.005mol/L的磷酸盐缓冲液缓冲液(pH值7.2)洗脱，控制流速在5ml/min，收集A620/A280＞4.0的荧光藻蓝蛋白溶液部分。
第二次羟基磷灰石柱层析
将数次盐析浓缩后的荧光藻蓝蛋白合并，以10000转/分钟(rpm)7℃冷冻离心30分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH7.2)溶解，在0.005mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.2)中充分透析。将透析后的荧光藻蓝蛋白加到羟基磷灰石层析柱上，洗脱方法与第一次羟基磷灰石柱层析时相同，洗脱体积为1000ml，收集A620/A280＞4.0、A620/A280＞4.5和A620/A280＞5.0的部分。
2.荧光藻蓝蛋白晶体的制备
将制备A620/A280＞4.0、4.5或A620/A280＞5.0的荧光藻蓝蛋白溶液收集在烧杯中，放入密闭、闭光、恒低温条件(温度控制在10℃)的超净工作上。溶液中加入0.2％(质量/体积，M/V)的氯化镁和4％(质量/体积，M/V)氯化钠。
将pH传感器浸入液面下，通过pH自动调控装置调节液体的pH值始终稳定在pH7.2。
将固体硫酸铵溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(pH7.2)中制备成100％饱和度的硫酸铵溶液，并用0.2μm的滤膜过滤除菌。
将饱和硫酸铵溶液缓慢滴加到所盛荧光藻蓝蛋白溶液中，并轻微搅动，使溶液混合均匀，流速控制在1ml/6min，直到溶液中的荧光藻蓝蛋白以晶体的形式基本析出完全为止。
将晶体混合溶液放入事先低温(5℃)预冷的真空抽滤器中抽滤，抽除滤液，然后用65％饱和度的硫酸铵溶液洗涤晶体3遍。
将所得到的荧光藻蓝蛋白晶体溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(pH7.2)中，按照以上结晶的方法和步骤，实施重结晶，再结晶，即得最后的晶体产品。
荧光藻蓝蛋白结构的确定
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)分子结构为通过一个或两个硫醚键共价连接的载体蛋白与发色团(藻蓝素Phycocyanobilins，PCB)——一种开链四吡咯发色团组成的，接位点通常在α84(α亚基第84位氨基酸)和β84(β亚基第84位氨基酸)等保守位点上。其脱辅蛋白由等摩尔量的α和β亚基构成，α、β亚基是由160～180个氨基酸构成的多肽链。α亚基分子量大小约为13～20kD，β亚基分子量大小约为14～24kD。在离体条件下，荧光藻蓝蛋白以(αβ)3和(αβ)6存在。荧光藻蓝蛋白的α和β亚基通过分子间的各种相互作用力(疏水键、氢键、和离子键等)先形成单体(αβ)，单体之间再聚合成三聚体(αβ)3(这时还需要有连接多肽(linkerpolypeptides)的作用)。荧光藻蓝蛋白的六聚体(αβ)6由两个(αβ)3组成。荧光藻蓝蛋白的α亚基含1个藻蓝素，β亚基含2个藻蓝素。
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)在620nm处有最大吸收峰，在280nm和360nm处具有特异性荧光激发峰，在650nm左右具有荧光吸收峰。其等电点为4.6。
荧光藻蓝蛋白晶体结构的确定
利用X-射线衍射的方法对本发明所制备的荧光藻蓝蛋白晶体结构进行分析，其结果如下：荧光藻蓝蛋白晶体中，运用X射线衍射分析在2.2埃分辨率水平测定了荧光藻蓝蛋白的晶体结构，晶体学R因子为19.2％，自由R因子为23.9％。晶胞参数为：a＝107.20，b＝115.40，c＝183.04，β＝90.2°，晶胞的不对称单位由两个(αβ)六聚体组成，晶体属于P21空间群。
实施例5
1、荧光藻蓝蛋白的制备
细胞破碎
称取钝顶螺旋藻置入烧杯中，用蒸馏水清洗两次，加入pH值7.5、浓度0.005mol/L的磷酸缓冲液，搅拌均匀。于冰浴(0℃)中1800W超声破碎35分钟，将破碎好的藻液置于预冷的高速冷冻离心机中，8000转/分钟(rpm)10℃下离心60分钟，去掉沉淀，收集上清液；
盐析
在上清液中加入固体硫酸铵使之达到25％饱和度，4℃温度条件下静置8小时，8000转/分钟(rpm)10℃冷冻离心60分钟，弃去沉淀。上清液中继续加入固体硫酸铵至80％饱和度，低温(4℃)静置8小时，8000转/分钟(rpm)10℃冷冻离心60分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH7.5)溶解，在0.005mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.5)中充分透析
第一次羟基磷灰石柱层析
将透析后的粗品液加到羟基磷灰石层析柱上，加样量为25ml，然后在洗脱过程中以0.005-0.1mol/L线性梯度磷酸盐缓冲液(pH6.4磷酸盐缓冲液，含0.1mol/L氯化钠)洗脱，流速为2.5ml/min，洗脱总体积为600ml。用自动部分收集器收集洗脱液。将荧光藻蓝蛋白含量和纯度较高的收集液合并在一起，分别加入固体硫酸铵至80％饱和度，于低温(5℃)条件下保存。
葡聚糖(Sephadex G-200)柱层析
上述纯化收集的荧光藻蓝蛋白，加到葡聚糖(Sephadex G-200)分子筛柱上。用0.005mol/L的磷酸盐缓冲液缓冲液(pH值7.5)洗脱，控制流速在5ml/min，收集A620/A280＞4.0的荧光藻蓝蛋白溶液部分。
第二次羟基磷灰石柱层析
将数次盐析浓缩后的荧光藻蓝蛋白合并，以8000转/分钟(rpm)10℃冷冻离心离心60分钟，弃去上清液，沉淀用少量磷酸盐缓冲液(pH7.5)溶解，在0.005mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.5)中充分透析。将透析后的藻蓝蛋白加到羟基磷灰石层析柱上，洗脱方法与第一次羟基磷灰石柱层析时相同，洗脱体积为1000ml，收集A620/A280＞4.0、A620/A280＞4.5和A620/A280＞5.0的部分。
2.荧光藻蓝蛋白晶体的制备
将制备A620/A280＞4.0、4.5或A620/A280＞5.0的荧光藻蓝蛋白溶液收集在烧杯中，放入密闭、闭光、恒低温条件(温度控制在10℃)的超净工作上。溶液中加入0.2％(质量/体积，M/V)的氯化镁和4％(质量/体积，M/V)氯化钠。
将pH传感器浸入液面下，通过pH自动调控装置调节液体的pH值始终稳定在pH7.5。
将固体硫酸铵溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(pH7.5)中制备成100％饱和度的硫酸铵溶液，并用0.2μm的滤膜过滤除菌。
将饱和硫酸铵溶液缓慢滴加到所盛荧光藻蓝蛋白溶液中，并轻微搅动，使溶液混合均匀，流速控制在1ml/6min，直到溶液中的荧光藻蓝蛋白以晶体的形式基本析出完全为止。
将晶体混合溶液放入事先低温(5℃)预冷的真空抽滤器中抽滤，抽除滤液，然后用65％饱和度的硫酸铵溶液洗涤晶体3遍。
将所得到的荧光藻蓝蛋白晶体溶解于0.005mol/L的磷酸盐缓冲液(pH7.5)中，按照以上结晶的方法和步骤，实施重结晶，再结晶，即得最后的晶体产品。
荧光藻蓝蛋白结构的确定
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)分子结构为通过一个或两个硫醚键共价连接的载体蛋白与发色团(藻蓝素Phycocyanobilins，PCB)——一种开链四吡咯发色团组成的，接位点通常在α84(α亚基第84位氨基酸)和β84(β亚基第84位氨基酸)等保守位点上。其脱辅蛋白由等摩尔量的α和β亚基构成，α、β亚基是由160～180个氨基酸构成的多肽链。α亚基分子量大小约为13～20kD，β亚基分子量大小约为14～24kD。在离体条件下，荧光藻蓝蛋白以(αβ)3和(αβ)6存在。荧光藻蓝蛋白的α和β亚基通过分子间的各种相互作用力(疏水键、氢键、和离子键等)先形成单体(αβ)，单体之间再聚合成三聚体(αβ)3(这时还需要有连接多肽(linkerpolypeptides)的作用)。荧光藻蓝蛋白的六聚体(αβ)6由两个(αβ)3组成。荧光藻蓝蛋白的α亚基含1个藻蓝素，β亚基含2个藻蓝素。
荧光藻蓝蛋白(Phycocyanin，PC)在620nm处有最大吸收峰，在280nm和360nm处具有特异性荧光激发峰，在650nm左右具有荧光吸收峰。其等电点为4.6。
荧光藻蓝蛋白晶体结构的确定
利用X-射线衍射的方法对本发明所制备的荧光藻蓝蛋白晶体结构进行分析，其结果如下：荧光藻蓝蛋白晶体中，运用X射线衍射分析在2.2埃分辨率水平测定了藻蓝蛋白的晶体结构，晶体学R因子为19.2％，自由R因子为23.9％。晶胞参数为：a＝107.20，b＝115.40，c＝183.04，β＝90.2°，晶胞的不对称单位由两个(αβ)六聚体组成，晶体属于P21空间群。
Claims (10)
1.一种荧光藻蓝蛋白溶液的制备方法，其特征在于，将藻细胞破碎后，通过过滤和0-4℃，6000-10000转/分钟(rpm)高速冷冻离心分离，去除沉淀，收集上清，分级盐析后收集荧光藻蓝蛋白沉淀，沉淀溶解于磷酸盐缓冲液后依次经过羟基磷灰石、葡聚糖凝胶Sephadex G-150或Sephadex G-200、羟基磷灰石柱层析，羟基磷灰石柱层析时使用浓度范围为0.005-0.2摩尔/升的磷酸盐缓冲液洗脱，控制流速在0.5-2.5毫升/分钟，最后收集A620/A280＞4.0、A620/A280＞4.5、A620/A280＞5.0一种或多种不同纯度要求的荧光藻蓝蛋白溶液，制成不同纯度级别的荧光藻蓝蛋白溶液。
2.根据权利要求1所述的荧光藻蓝蛋白溶液的制备方法，其特征在于，所述荧光藻蓝蛋白溶液在羟基磷灰石柱层析过程中使用浓度范围为0.005-0.1摩尔/升的线性梯度磷酸盐缓冲液洗脱。
3.根据权利要求1所述的荧光藻蓝蛋白溶液的制备方法，其特征在于，所述荧光藻蓝蛋白溶液在羟基磷灰石柱层析过程中使用线性梯度磷酸盐缓冲液洗脱，洗脱流速控制在0.5-5.0毫升/分钟。
4.一种荧光藻蓝蛋白制备成晶体的方法，其特征在于，将一定纯度的荧光藻蓝蛋白放在闭光封闭的环境中，加入0.05％-0.2％氯化镁和2％-4％氯化钠，调节pH值使其在晶体的成长过程中始终稳定在pH6.0～7.5的范围内，并线性梯度地加入硫酸氨并轻微搅动，使其转变成粗晶体，通过重结晶，再结晶，即得最后的晶体产品。
5.根据权利要求4所述的荧光藻蓝蛋白晶体的制备方法，其特征在于，所述的在晶体的成长过程中始终稳定在pH6.8～7.2的范围内。
6.一种荧光藻蓝蛋白晶体，分子结构为通过硫醚键连接的载体蛋白与发色团---开链线性延展的四吡咯化合物，脱辅蛋白单体由α、β、两种亚基组成，在适宜波长激发下能发射强烈荧光，特征光谱吸收峰为610～630nm，荧光发射峰为640～660nm，等电点为3.4～4.8，其特征在于所述的荧光藻蓝蛋白为晶体，所述的荧光藻蓝蛋白为晶体属于P21空间群。
7.根据权利要求6所述的荧光藻蓝蛋白晶体，其特征在于，所述的荧光藻蓝蛋白晶体的晶胞参数为：a＝107.20，b＝115.40c＝183.04，β＝90.2°。
8.根据权利要求6或7所述的荧光藻蓝蛋白晶体，其特征在于，所述的晶胞内的不对称单位由两个(αβ)含有一个单体，所述的单体为αβ单体。
9.根据权利要求6或7所述的荧光藻蓝蛋白晶体，其特征在于，所述的荧光藻蓝蛋白晶体的特征光谱吸收峰为620nm，荧光发射峰为650nm。
10.根据权利要求8所述的荧光藻蓝蛋白晶体，其特征在于，所述的荧光藻蓝蛋白晶体的特征光谱吸收峰为620nm，荧光发射峰为650nm。
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| CN112694529A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-04-23 | 无锡定象改性硅胶材料有限公司 | 一种高纯度藻蓝蛋白及其从螺旋藻中提取的方法 |
| CN116349890A (zh) * | 2015-09-25 | 2023-06-30 | 费尔曼塔格公司 | 包含藻青蛋白的酸性组合物 |
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2004
- 2004-12-10 CN CN 200410089529 patent/CN1786026B/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
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| CN112694529A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-04-23 | 无锡定象改性硅胶材料有限公司 | 一种高纯度藻蓝蛋白及其从螺旋藻中提取的方法 |
| CN112694529B (zh) * | 2021-02-05 | 2022-12-20 | 无锡定象改性硅胶材料有限公司 | 一种高纯度藻蓝蛋白及其从螺旋藻中提取的方法 |
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