远紫外与近紫外CD光谱在蛋白质结构研究中的区别与应用

圆二色性光谱（Circular Dichroism, CD）是一种敏感而非破坏性的光谱技术，广泛应用于蛋白质结构研究。依据测量波长的不同，CD光谱可分为远紫外（Far-UV, 190–250 nm）与近紫外（Near-UV, 250–320 nm）两个波段，两者在探测蛋白质不同层级结构方面具有各自独特的优势。本文将系统阐述这两种CD技术的主要区别及其在蛋白质结构研究中的典型应用场景。

 

一、远紫外CD：揭示蛋白质的二级结构特征

远紫外CD光谱主要反映肽键对圆偏振光的差异吸收，因而能够有效评估蛋白质的二级结构组成，包括α-螺旋、β-折叠和无规卷曲等。不同二级结构在远紫外波段具有特征性吸收峰，使得研究人员能够通过CD谱图初步判断蛋白质的构象状态及其变化趋势。

※ 远紫外CD常用于以下场景：

• 蛋白质折叠与解折叠研究

• 稳定性评估（如热熔解温度Tm测定）

• 缓冲条件、pH、离子强度对构象影响的分析

由于水和常规缓冲液在190–200 nm区间具有较强吸收，实验通常使用低浓度样品、短光程比色皿，并优化缓冲体系以提高谱图质量。

 

二、近紫外CD：探测蛋白质三级结构环境

近紫外CD光谱主要来自芳香族残基（如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）及二硫键的构象对称性变化，因此可反映蛋白质三级结构中侧链环境的有序程度与构象完整性。当蛋白质发生局部折叠、构象调整或配体结合时，这一波段的谱图往往发生可观变化。

※ 近紫外CD在以下研究中具有重要价值：

• 蛋白质构象完整性评价

• 配体结合前后的构象响应监测

• 不同表达体系或纯化工艺下的蛋白结构一致性对比

需要注意的是，近紫外CD信号相对较弱，对样品浓度和纯度要求更高，常需使用高浓度蛋白（一般在1 mg/mL以上）和较长光程（如1 cm）的比色皿。

 

三、二者互补性与协同价值

远紫外与近紫外CD并非彼此替代，而是在蛋白质结构研究中形成了互补的技术体系：

 



 

通过同时采集远紫外与近紫外CD数据，可全面评估蛋白质在不同条件下的构象行为，从全局折叠状态到局部构象细节，构建完整的结构动态变化图谱。

 

四、CD光谱技术在现代蛋白研究中的价值

随着结构生物学的不断发展，CD光谱不仅作为常规结构筛查工具广泛使用，也逐步融入更复杂的研究体系，如：

• 蛋白-小分子互作筛选中的快速构象响应监测

• 蛋白质工程中突变体构象改变的初步验证

• 多组分体系下构象变化的高通量评估

此外，借助计算模拟、谱图反卷积与机器学习算法，CD数据正逐步向定量化和结构预测拓展，增强了其在高通量筛选与质量控制流程中的实用性。

 

远紫外与近紫外CD光谱作为快速、灵敏的蛋白质结构检测工具，在基础研究与应用开发中均展现出不可替代的价值。通过合理设计实验方案，结合多波段数据解析，科研人员可在不依赖高分辨结构的前提下，高效获取蛋白质结构状态信息。百泰派克生物科技整合CD光谱、质谱分析、热稳定性测试等多维技术，为科研人员提供系统的蛋白构象解析方案。我们将持续以高质量的技术服务，支持蛋白质科学研究的每一个关键环节。

 

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蛋白质圆二色谱分析