利用 X 光繞射觀察金奈米粒子對溶菌酶結構影響

除了以核磁共振光譜來判定溶菌酶細部結構之外，我們更利用 X 光繞射來解金奈米粒子-溶菌酶晶體結構，觀察金奈米粒子與溶菌酶

在立體空間中的位置。可惜的是，在我們養晶過程中，只成功養出 2nm 金奈米粒子-溶菌酶晶體和 5nm 金奈米粒子-溶菌酶晶體，因此在

這部分並無法探討 12nm 金奈米粒子-溶菌酶的 X 光繞射與晶體結構 分析。

首先觀察晶體外觀，發現 2nm 金奈米粒子-溶菌酶的晶體顏色呈 現紫紅色，與 2nm 金奈米粒子溶液顏色相近；而 5nm 金奈米粒子-溶菌酶晶體呈淡黃褐色，不同於溶菌酶的晶體，推測這兩晶體內皆含 有金奈米粒子。另外，有一組 2nm 金奈米粒子-溶菌酶的晶體顏色外 觀呈藍紫色，此顏色與聚集（aggregated）的金奈米粒子溶液顏色相 近，推測此結晶內的金奈米粒子再結晶形成之前就先聚集了，因此造 成顏色的改變。

圖11.金奈米粒子-溶菌酶晶體外觀：（a） 2nm 金奈米粒子-溶菌酶晶 體，其顏色呈紫紅色；（b） 2nm 金奈米粒子-溶菌酶晶體，其顏色

呈藍紫色，推測可能因金奈米粒子在結晶形成之前已經聚集，造成顏 色改變；（c） 5nm 金奈米粒子-溶菌酶晶體，其顏色呈淡黃褐色。

(a) 

(c)  (b) 

由X 光繞射數據我們可以解得溶菌酶的結構；在溶菌酶之外尚有 -溶菌酶中，溶菌酶殘基的方均根距離（Root mean square distances, RMSD）較大的殘基有第 7（GLU）、17（LEU）、18（ASP）、19

（ASN）、21（ARG）、25（LEU）、27（ASN）、45（ARG）、

48（ASP）、61（ARG）、69（THR）、71（GLY）、73（ARG）、

78（ILE）、97（LYS）、101（ASP）、109（VAL）、112（ARG）、

125（ARG）、128（ARG）、129（LEU）發現這些殘基除了第 17、

25、78、109、129 胺基酸為疏水性外，其餘皆為親水性；而溶菌酶

和 5nm 金奈米粒子-溶菌酶結構比較，其根均方距離較大的殘基有第 7（GLU）、15（ARG）、17（LEU）、18（ASP）、19（ASN）、

21（ARG）、25（LEU）、44（ASN）、48（ASP）、59（ASN）、

61（ARG）、69（THR）、71（GLY）、73（ARG）、78（ILE）、

87（ASP）、93（ASN）、101（ASP）、109（VAL）、113（ASN）、

121（GLN）、128（ARG）、129（LEU），發現這些殘基除了第 17、

25、78、109、129 胺基酸為疏水性外，其餘皆為親水性。由這兩個

比較，可以發現不同粒徑的金奈米粒子對溶菌酶有影響且影響具有重 複性的殘基皆為親水性。

再以2nm 金奈米粒子-溶菌酶和 5nm 金奈米粒子-溶菌酶比較不同 粒徑影響溶菌酶上的殘基，發現在第14、18、21、44、45、61、68、

87、101、121、125 殘基有較大差異，不同粒徑金奈米粒子影響到的 胺基酸皆為親水性的胺基酸（除了最後一個胺基酸：129[LEU]），我 們可以推測，這些微小的改變是因為殘基與金奈米粒子之間產生作用 力，且因為受到影響的皆為親水性殘基，所以金奈米粒子與溶菌酶之 間的作用可能為親疏水作用力為主。

圖 12.以方均根距離分別比較加入不同粒徑金奈米粒子後，溶菌酶結 構的改變：黑色為 2nm 金奈米粒子-溶菌酶對未加入金奈米粒子溶菌 酶結構的比較；紅色為 5nm 金奈米粒子-溶菌酶對未加入金奈米粒子 溶菌酶結構的比較。

R=0.2007 R=0.2114

圖13.比較 2nm 金奈米粒子-溶菌酶和 5nm 金奈米粒子-溶菌酶兩者之 間溶菌酶殘基方均根距離的不同：發現在第19、24、44、48、125、

129 殘基有較大差異。

雖然這些受影響的殘基物理、化學性質不完全相同，但是在加入 2nm 金奈米粒子和 5nm 金奈米粒子的兩組溶菌酶晶體結構中，根均 方距離有改變的殘基幾乎一樣。比較這些殘基的親、疏水性或所帶電 荷，我們發現這些被改變的殘基所帶電荷並無一定，但是它們都屬於 親水性較高的殘基（最後一個殘基[129LEU]除外），因此我們推測金 奈米粒子和溶菌酶之間的吸附作用力是藉由親、疏水性作用力，而非 單純藉由電荷引力或是共價鍵。

圖14.將金奈米粒子-溶菌酶結中溶菌酶的構以 Solid surface 顯示，並 以顏色深淺表示殘基根均方距離差異大小，從不同角度觀察此結果，

圖中清楚顯示出2nm 金奈米粒子和 5nm 金奈米粒子對溶菌酶影響位 置相近。