利用被动毫米波显微术观测冰中蛋白质热力学

蛋白质功能源于由氨基酸序列和热力学共同决定的构象与涨落，其研究需要借助测温技术通过量热学给出的热力学量。不同应用对蛋白质功能日益增长的需求，要求改进评估蛋白质热力学的测量系统，以快速处理多种样品。我们开发了一种被动毫米波显微镜，可对热辐射进行近场成像，即使在室温以下的低温区间（被动红外成像系统在此失效）也能工作。我们的显微镜系统这一优势，结合水冰在毫米波区域低热发射特性，使得在足以冻结水并捕获蛋白质构象中间体的低温范围内，表征水溶液中蛋白质自身的热辐射成为可能。在 50 GHz 毫米波频率、130 K 至 270 K 温度范围内对 20% 牛血清白蛋白（BSA）水溶液进行的实验显示，BSA 的两个构象态在约 190 K 温度处存在以该温度为边界的位移。我们利用这种冻结捕获方法的显微镜系统有望提供非侵入式热图像，从而实现可用于蛋白质功能分析的新型高通量量热学。