如何精確表征蛋白質(zhì)，特別是界面蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)是理解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)演變的關(guān)鍵，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者共同面臨的一個(gè)非常重要的難題。針對(duì)該難題，該小組發(fā)展了界面光譜多譜帶協(xié)同表征方法，首次利用和頻光譜技術(shù)成功測(cè)出了常規(guī)手段無(wú)法測(cè)量的界面蛋白質(zhì)酰胺III信號(hào)。雖然a-螺旋與無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)的酰胺I譜帶振動(dòng)峰都位于1650 cm-1左右，但在酰胺III譜帶區(qū)域，它們的振動(dòng)峰分別位于1260 cm-1以上和1260 cm-1以下，研究發(fā)現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的酰胺III譜帶特征峰面積比與蛋白質(zhì)中無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)含量成線性關(guān)系。將酰胺I和酰胺III信號(hào)結(jié)合起來(lái)，解決了如何區(qū)分界面蛋白質(zhì)a-螺旋與無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)這一界面蛋白質(zhì)多年的難題。審稿人給予了該工作極高的評(píng)價(jià)，其中一審稿人認(rèn)為該工作解決了一個(gè)蛋白質(zhì)表征上的缺口，提供了新的光譜窗口;另一審稿人說(shuō)該工作是一個(gè)重要突破。
此外，在手性分子理論以及非線性光譜理論的啟發(fā)下，該研究組成功發(fā)展了免標(biāo)記的手性與非手性界面光譜表征技術(shù)，原位、實(shí)時(shí)地表征了膽固醇分子在生物膜上的組裝與運(yùn)輸行為：膽固醇分子以10°左右的傾斜取向角度插入中性生物膜中，并停留在生物膜磷脂雙層膜的外層，在純水環(huán)境下沒(méi)有發(fā)生翻轉(zhuǎn)行為(flip-flop)，膽固醇濃度較低和較高時(shí)分別以不同方式組裝。該成果發(fā)表于J. Phys. Chem. Lett.。該技術(shù)將為膽固醇在真實(shí)細(xì)胞環(huán)境下的組裝與動(dòng)力學(xué)行為研究提供分子水平上的表征技術(shù)與研究思想指導(dǎo)。
葉樹集研究小組作為國(guó)際上利用非線性和頻光譜技術(shù)研究界面蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)僅有的幾個(gè)小組之一，發(fā)展了具有特色的表面與界面生物分子結(jié)構(gòu)表征手段，并圍繞生物界面相關(guān)物理化學(xué)問(wèn)題及其新表征方法的發(fā)展開(kāi)展系統(tǒng)研究，在JACS、Langmuir、J.Phys.Chem.C、Analyst等國(guó)際期刊上發(fā)表多篇系統(tǒng)性文章，研究成果被JACS、PNAS、Ann.Rev.Anal.Chem.和Chem.Rev.等介紹與引用，獲得國(guó)內(nèi)外同行的高度認(rèn)可。由于該小組系統(tǒng)而有特色的研究工作，2013年Elsevier出版社邀請(qǐng)?jiān)撔〗M為叢書Advances in Protein Chemistry and Structural Biology撰寫綜述論文，成為該叢書1944年創(chuàng)刊以來(lái)，第五篇以國(guó)內(nèi)為第一作者單位署名發(fā)表的文章。
上述研究工作得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中央高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等資金資助。
