荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白，该藻蓝蛋白与藻红蛋白的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，是从藻类中提取纯化的，在适宜波长激发下能发射强烈荧光。本发明专利技术还公开了一系列该荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白的用途，包括在荧光检测及免疫分析方面的用途，在制备抗癌抗肿瘤药物或食物方面的用途，在制备抗辐射增强免疫力消炎药物或食物方面的用途，在制备光子开关方面的用途，以及在制备食品或化妆品添加剂方面的用途。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属藻类蛋白及应用，更具体地，涉及一种从藻类中提取的能发射强烈荧光的藻蓝蛋白与藻红蛋白，及其在科研、医疗、检测、信电、保健、食品、化妆品等领域的应用。藻蓝蛋白与藻红蛋白是红、蓝藻等海藻中重要的捕光色素蛋白藻胆蛋白组成部分，在钝顶螺旋藻藻粉中含量高达20％。藻蓝蛋白有红藻中的R-PC、蓝藻中的C-PC、隐藻中的PC-1和PC-2以及蓝裸甲藻中的PC-645、PC-629等。藻红蛋白有R-PE、B-PE等。在这些藻类中充当天线分子，吸收光能并能通过非放射性的过程将激发能传递到含有叶绿素的反应中心。与化学合成的荧光染料相比，藻蓝蛋白与藻红蛋白纯天然来源，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。另外藻蓝蛋白与藻红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(440-650nm)，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。藻蓝蛋白与藻红蛋白具有良好的抗辐射功能。随着广播电视、输电线路和电信通迅业的不断发展，电磁辐射污染成了继废水、废气、固废、噪声污染之后的又一大影响城镇居民身体健康的重要污染源。医学研究证明，长期处于高电磁辐射的环境中，会使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变。此外，电磁辐射过度会影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能，严重的还会诱发癌症，并加速人体的癌细胞增长。蓝藻的一个重要生物学特征是对紫外线和各类电离辐射有很强的抗性，其中的藻蓝蛋白对多种血细胞减少症有明显治疗作用，是藻类抗辐射的重要活性成分。中国专利申请号94109295.X公开了一种“钝顶节旋藻藻蓝蛋白及其应用”，没有任何荧光发射的要求和指标，且无荧光应用方面的具体描述。中国专利申请号95110950.2公开了一种“藻蓝蛋白的制备方法”。中国专利申请号99122280.6公开了一种“从螺旋藻中提取藻蓝蛋白的方法”。中国专利申请号00117512.2公开了一种“高纯度高活性藻蓝蛋白的分离纯化方法”。以上三者均为藻蓝蛋白的特定制备方法，均无藻蓝蛋白与藻红蛋白应用方面的具体描述。中国专利申请号01115003.3公开了一种“R-藻红蛋白在制备光疗肿瘤的光敏剂中的应用”，仅对R-藻红蛋白用于制备光敏剂进行了描述，未涉及本专利技术所保护的应用领域。本专利技术的第二个目的是提供本专利技术所称的荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白在荧光检测及免疫分析方面的用途。将藻蓝蛋白与藻红蛋白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。本专利技术的第三个目的是提供本专利技术所称的荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白在制备抗癌抗肿瘤药物或食物方面的用途。将藻蓝蛋白与藻红蛋白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。本专利技术的第四个目的是提供荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白在制备抗辐射增强免疫力消炎药物或食物方面的用途。将藻蓝蛋白与藻红蛋白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。本专利技术的第五个目的是提供荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白在制备光子开关方面的用途。利用藻蓝蛋白与藻红蛋白光敏性构象变化的特性将其作为光子开关材料，用于光学信息存储与处理、快速光电探测、人工神经网络等方面。本专利技术的第六个目的是提供荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白在制备食品或化妆品添加剂方面的用途。本专利所涉及的荧光藻蓝蛋白(fluorescence phycocyanin，FPC)是从天然藻类中分离纯化的，工艺先进，纯度可达A620/A280＞4.5，具强烈荧光，是一种安全无毒的蛋白质资源。本专利所涉及的荧光藻红蛋白(fluorescencephycoerythrin，FPE)是从天然藻类中分离纯化的，工艺先进，纯度可达A565/A280＞5.0，具强烈荧光，是一种安全无毒的蛋白质资源。荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白用于荧光检测与以往的荧光标记物相比具有下列优点(1)在较宽的PH范围内具有较宽的吸收光谱，比较容易选择合适的激发波长，从而得到高效荧光发射，且激发时有特异的荧光发射峰；(2)吸光度和荧光量子产率很高，荧光强而稳定，灵敏度高；(3)具有较小的荧光背景，不易淬灭，荧光保存期较长；(4)水溶性极佳，易于其他分子交联结合，非特异性吸附少；(5)纯天然海洋生物提取，无任何毒副作用，不含放射性，操作使用非常安全。荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白还具有抗癌、治疗肿瘤、增强免疫力、消炎、放疗化疗辅助治疗、制备光子开关、开发保健食品、食品化妆品添加剂等功能，在科研、医疗、检测、信电、保健、食品、化妆品等领域有着广泛的应用。图2为荧光藻蓝蛋白分子结构示意图。图3为荧光藻红蛋白吸收光谱。图4为荧光藻红蛋白分子结构示意图。实施例1荧光藻蓝蛋白的制备方法新鲜藻—离心甩干—超声波破碎—离心取上清液—盐析—离心收集蛋白—用缓冲液溶解—上离子交换柱、洗脱—分子筛层析—洗脱—收集活性峰—冷冻干燥—得荧光藻蓝蛋白成品。该荧光藻蓝蛋白在适宜波长激发下能发射强烈荧光，外观为蓝色冻干粉，易溶于水，等电点为4.8，其特征光谱吸收峰值为620nm，荧光发射峰值为650nm。参见附图说明图1，图1是其光谱性质。其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，其脱辅蛋白单体由α、β两种亚基组成。参见图2，图2是其分子结构示意图。荧光藻红蛋白的制备方法与荧光藻蓝蛋白相同，其分子结构也是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，其脱辅蛋白单体由α、β、γ三种亚基组成，在适宜波长激发下能发射强烈荧光，外观为红色冻干粉，易溶于水，特征吸收峰565nm，荧光激发峰495nm，荧光发射峰578nm，结果参见图3和图4。将荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白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。以往常用的放射性同位素标记法因半衰期短、需防护、废物处理困难等缺点正在被荧光标记法所取代。实施例2荧光藻红蛋白标记单克隆抗体用于检测乙肝病毒表面抗原1.荧光标记物与抗体荧光标记物采用荧光藻红蛋白，其A565/A280＞5.0，水溶性好。特征吸收峰565nm，荧光激发峰495nm，荧光发射峰578nm。抗HbsAg单克隆抗体为本实验室自制，均为抗a亚型，该配对组合已由酶标法证实敏感性好、特异性高。2.标记方法采用异双功能试剂N-琥珀酰亚胺-3-(2-吡啶二硫代)-丙酸酯(SPDP)，分别对荧光藻红蛋白与单克隆抗体(Monoclonal antibody，Mab)进行预处理，混合反应后获得交联物—荧光抗体。3.免疫反应采用固相双抗体夹心法。包被抗体共价偶联于固相载体表面，形成免疫球蛋白致敏表面，被测样品中的抗原本文档来自技高网...

【技术保护点】
荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白及其应用，其特征是：该藻蓝蛋白的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，在适宜波长激发下能发射强烈荧光，易溶于水，荧光藻蓝蛋白的脱辅蛋白单体由α、β两种亚基组成，等电点为４．８，其特征光谱吸收峰值为６２０ｎｍ，荧光发射峰值为６５０ｎｍ，外观为蓝色冻干粉，荧光藻红蛋白的脱辅蛋白单体由α、β、γ三种亚基组成，特征吸收峰５６５ｎｍ，荧光激发峰４９５ｎｍ，荧光发射峰５７８ｎｍ，外观为红色冻干粉，以及该荧光藻蓝蛋白与荧光藻红蛋白在检测、分析、医药、食品等方面的应用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚兴国，
申请(专利权)人：刘维国，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]