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鐵蛋白的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及載體化應(yīng)用 
定 價(jià)：58 元
9 7 5 8 0 7 3 5 9 2 5 3 9 鐵蛋白（ferritin）是一種普遍存在的鐵儲(chǔ)存和解毒蛋白，廣泛分布于植物、動(dòng)物和細(xì)菌中。鐵蛋白可以儲(chǔ)藏可溶、無(wú)毒和生物體可以利用的鐵，并調(diào)節(jié)機(jī)體鐵的代謝平衡。動(dòng)物鐵蛋白主要存在于心臟、肝臟、脾臟、腦等代謝旺盛的組織中；微生物鐵蛋白主要存在于細(xì)菌、真菌及藻類等；植物鐵蛋白主要積累在非綠色質(zhì)體中，如前質(zhì)體、黃花質(zhì)體、淀粉體、芽、根的頂部、種子或根瘤等組織中。儲(chǔ)存于鐵蛋白中的鐵占了豆科類植物種子鐵含量的90%，所以來(lái)源于豆科類植物的鐵蛋白是一個(gè)理想的補(bǔ)鐵資源。鐵蛋白在豆科類種子成熟的過(guò)程中將體內(nèi)多余的鐵儲(chǔ)存于其中，而在種子萌發(fā)過(guò)程中將鐵釋放出來(lái)為植物前期生長(zhǎng)提供所必需的鐵元素，因此植物鐵蛋白在調(diào)節(jié)植物體內(nèi)鐵代謝平衡的過(guò)程中起著很重要的作用。人類鐵蛋白的細(xì)胞定位是組織特異性的。動(dòng)物細(xì)胞中的鐵蛋白主要是胞漿可溶性蛋白。鐵蛋白的共同特性是通過(guò)其鐵氧化酶活性氧化鐵，然后轉(zhuǎn)移和水解在其內(nèi)腔中形成無(wú)機(jī)核。鐵蛋白可隔離細(xì)胞中多余的鐵，以備需要時(shí)使用，因此其以可溶性、無(wú)毒的生物可利用形式在維持鐵穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。鐵是維持生命的主要物質(zhì)之一，是紅細(xì)胞成熟過(guò)程中合成血紅蛋白必不可少的原料。作為人體內(nèi)重要的一種礦物質(zhì)，鐵在細(xì)胞代謝的過(guò)程中也起著重要的角色，例如DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成、電子運(yùn)輸、細(xì)胞呼吸、細(xì)胞增生和分化、基因表達(dá)的調(diào)控等。鐵也是組織代謝不可缺少的物質(zhì)，缺鐵可引起多種組織改變和功能失調(diào)。具體來(lái)說(shuō)，鐵蛋白在體內(nèi)鐵代謝中主要表現(xiàn)出兩種功能：首先，鐵蛋白作為一種鐵儲(chǔ)存成分，可以在各種蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程中維持鐵的穩(wěn)態(tài)；其次，鐵蛋白在保護(hù)細(xì)胞免受游離鐵和自由基化學(xué)物質(zhì)的潛在毒性作用方面發(fā)揮著重要作用。這兩種功能主要在于鐵蛋白的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。通常，鐵蛋白的特征是具有明確定義的中空球形結(jié)構(gòu)，鐵蛋白分子的空間結(jié)構(gòu)在各類生物體中具有很高的保守性，所有生物體中的鐵蛋白分子有著極其相似的四級(jí)結(jié)構(gòu)。通常內(nèi)徑為7~8 nm，外徑為12~13 nm，厚度為2~25 nm。一分子鐵蛋白最多能儲(chǔ)存約4500個(gè)以無(wú)機(jī)礦物質(zhì)形式存在的三價(jià)鐵原子。鐵蛋白每?jī)蓚�(gè)亞基反向平行形成一組，這12組亞基對(duì)構(gòu)成一個(gè)近似正八面體，成4-3-2 重軸對(duì)稱的球狀分子。鐵蛋白每個(gè)亞基長(zhǎng)約5 nm,直徑約25 nm，由4個(gè)螺旋簇（A、B、C、D）構(gòu)成，B和C螺旋之間由一段含18個(gè)氨基酸的BC-環(huán)連接，E螺旋位于4個(gè)螺旋簇的尾端并與之成60夾角。每個(gè)鐵蛋白分子形成24個(gè)一重軸通道、12個(gè)二重軸通道、8個(gè)三重軸通道和6個(gè)四重軸通道，這些通道被認(rèn)為是鐵蛋白內(nèi)部與外部離子出入鐵蛋白的必經(jīng)之路，起著聯(lián)系鐵蛋白內(nèi)部空腔與外部環(huán)境的作用。對(duì)植物鐵蛋白來(lái)講，每個(gè)亞基還存在一條EP （extension peptide）肽段伸展出鐵蛋白殼的外部。得益于蛋白質(zhì)籠內(nèi)表面的高負(fù)電荷氨基酸，鐵蛋白用于聚集蛋白質(zhì)內(nèi)表面的鐵，這可能增加鐵的局部濃度，并促進(jìn)其氧化礦化。在天然鐵蛋白中，數(shù)千個(gè)鐵原子（高達(dá)4500個(gè)）可以集中在這個(gè)納米腔中形成鐵蛋白復(fù)合物，在這種復(fù)合物中，鐵蛋白中的鐵離子（新的膳食鐵源）被蛋白質(zhì)殼層所掩蓋，因此它對(duì)螯合劑不太敏感，可將其作為一種安全有效的功能性補(bǔ)鐵劑進(jìn)行潛在的探索。另外，通過(guò)向鐵蛋白中添加鐵螯合劑，可以制備脫鐵鐵蛋白以形成鐵白質(zhì)外殼，即鐵蛋白籠。因此，在蛋白質(zhì)外殼結(jié)構(gòu)中存在3個(gè)獨(dú)特的界面，即內(nèi)表面、外表面以及亞基之間的界面。這3個(gè)界面可以通過(guò)利用脫鐵鐵蛋白的解離和重組特性被輕易地打破，通過(guò)在pH 20/110下鐵蛋白籠的解離或添加變性劑，以及當(dāng)pH調(diào)節(jié)至中性或去除變性劑時(shí)的重構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此過(guò)程中，特定分子（生物活性化合物等）可被添加到反應(yīng)體系中，并被捕獲在鐵蛋白籠中，形成納米復(fù)合材料。通過(guò)使用這種有趣的策略，脫鐵鐵蛋白可以潛在地用作一種新的載體，以裝載生物活性化合物（特別是水不溶性化合物），這些化合物將在其中穩(wěn)定和可溶。此外，鐵蛋白籠成功地利用了一些藥物和造影劑，以實(shí)現(xiàn)靶向遞送、腫瘤成像和癌細(xì)胞檢測(cè)。在食品應(yīng)用中，鐵蛋白籠已作為納米載體廣泛應(yīng)用于包埋食品生物活性分子，如花青素、-胡蘿卜素、蘆丁、姜黃素、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯和原花青素等。所有這些新特性可能有助于鐵蛋白在食品工業(yè)和其他領(lǐng)域的應(yīng)用。這些發(fā)現(xiàn)有助于提高生物活性化合物的生物利用率，拓寬鐵蛋白的應(yīng)用范圍。
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