[文章導讀] 電子順磁共振（election paramagnetic resonance，EPR）是對含有未成對電子的順磁性物質(zhì)在磁場中的吸收信號進行檢測的現(xiàn)代分析方法。自從EPR現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以來...

電子順磁共振（election paramagnetic resonance，EPR）是對含有未成對電子的順磁性物質(zhì)在磁場中的吸收信號進行檢測的現(xiàn)代分析方法。自從EPR現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以來，EPR理論得到很大發(fā)展，儀器技術(shù)日益完善，實驗方法不斷改進。其中，利用自旋標記（spin label）對膜流動性以及膜蛋白進行研究的EPR方法十分引人注目。該方法是將順磁性自旋標記物與膜脂結(jié)構(gòu)相連，或者利用標記物的硝基氧與被檢測蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基相連，從而將具有順磁性的結(jié)構(gòu)整合入無順磁性的膜脂以及膜蛋白分子中，再利用自旋標記物的EPR吸收信號進行分析。EPR技術(shù)具有高分辨率、高靈敏度的優(yōu)點，可以得到大量精確的結(jié)構(gòu)信息。

EPR常用的蛋白質(zhì)自旋標記物有膽固醇氧化亞氨，脂肪酸氧化亞氨，doxyl-硬脂酸(DSA)，3-2-腆醋酸-丙谷胺（IPSL），順丁烯二酰亞胺（MSL），1-烴氧基-2，2,5,5-四甲基-D3-吡咯琳-3-甲基磺酸醋（MTSSL）以及2,2,6,6-四甲基哌啶-1-烴氧基-4-氨基-4-羧酸（TOAC）等。較為常用的IPSL和MTSSL是以共價鍵與被測蛋白質(zhì)中的半胱氨酸殘基結(jié)合，在還原條件下，MTSSL與二硫化物的結(jié)合是可逆的，而IPSL的結(jié)合則更加穩(wěn)定。這兩個自旋標記物結(jié)構(gòu)類似，都由一個五元環(huán)組成。不同的是MTSSL具有雙鍵以及更短的連接，從而連接更緊密，具有更小的結(jié)構(gòu)可變性以及對蛋白質(zhì)主鏈的變化更敏感。所以，MTSSL比IPSL更為常用。

膜蛋白拓撲學主要研究膜蛋白的跨膜方式，即膜蛋白相對于膜的位置信息。利用EPR技術(shù)研究膜蛋白質(zhì)拓撲學，并可以應用于乙酰膽堿受體的拓撲學研究上。利用Fmoc固相肽段合成法將自旋標記物TOAC附加在T.californica AChR的跨膜結(jié)構(gòu)域（M2α）第18位上，形成TOAC18-AChR。體外合成兩種膜雙分子層模型，將合成并經(jīng)過一系列純化的TOAC18-AChRM2α肽段融合到膜雙分子層模型中。觀察相應的EPR譜線寬度及超精細分裂值，分析得出α螺旋的螺旋運動傾角。

內(nèi)在膜蛋白與部分外周膜蛋白能夠與細胞膜形成多種結(jié)構(gòu)形式，并且可根據(jù)功能的需要進行結(jié)構(gòu)的改變。EPR技術(shù)是一項研究膜蛋白與膜脂相互作用的有力工具。

利用EPR技術(shù)研究了EPSIN-N末端同源性結(jié)構(gòu)域的α螺旋結(jié)構(gòu)與源于生物體的磷脂膜的相互作用。利用基因技術(shù)定向誘導大腸桿菌表達帶有ENTH結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，把自旋標記物MTSSL標記的蛋白質(zhì)經(jīng)過分離純化構(gòu)建在源于生物體的磷脂膜上，進行EPR檢測。從EPR譜線可以分析出α螺旋存在于膜的頭部基團區(qū)域。該研究表明EPR技術(shù)可以應用于真正細胞膜研究也為更好的模擬細胞環(huán)境下膜蛋白與膜脂的相互作用研究提供了依據(jù)。

細胞膜結(jié)構(gòu)與功能的研究是目前細胞生物學研究的一個熱點，尤其是鑲嵌于其中的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能更是該領(lǐng)域研究的難點之一。EPR技術(shù)具有高靈敏度、高分辨率的特性，在膜蛋白結(jié)構(gòu)與膜流動性的研究中具有很大優(yōu)勢。