基於微流控晶片的蛋白質摺疊超快動力學新方法研究

《基於微流控晶片的蛋白質摺疊超快動力學新方法研究》是依託華中科技大學，由徐友志擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於微流控晶片的蛋白質摺疊超快動力學新方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐友志
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

生物大分子的功能取決於分子結構，而如何形成活性三維結構，即生物大分子摺疊動力學過程，是科學界長久以來備受關注的焦點問題。蛋自質如何從伸展的新生肽鏈摺疊成高度有序的具有生物學功能的三維結構，一直是當前生命科學中最為活躍的前沿領域之一。而要破譯被人們稱之為第二遺傳密碼的蛋白質摺疊動力學過程，動力學測量的時間解析度是最大的挑戰。在前期工作基礎上，本項目率先提出利用基於微流分子交叉束新混合方法的蛋白質摺疊超快動力學測試平台（時間解析度達600納秒），通過對模式蛋白質的早期超快的摺疊動力學進行表征，獲得模式蛋白質亞微秒水平的精細摺疊動力學過程，深入探討模式蛋白質分子的的摺疊機制。本課題對於蛋白質結構預測、蛋白質設計和深入探討蛋白質分子摺疊的機制、摺疊動力學與功能的關係等基礎性生物學問題具有重要科學意義，並能促進分析化學及相關交叉學科的發展和人才培養。

結題摘要

生物大分子的功能取決於分子結構，而如何形成活性三維結構，即生物大分子摺疊動力學過程，是科學界長久以來備受關注的焦點問題。蛋自質如何從伸展的新生肽鏈摺疊成高度有序的具有生物學功能的三維結構，一直是當前生命科學中最為活躍的前沿領域之一。而要破譯被人們稱之為第二遺傳密碼的蛋白質摺疊動力學過程，動力學測量的時間解析度是最大的挑戰。在前期工作基礎上，本項目提出了一種基於微流控生物晶片的“交叉微流束”方法，通過微流體在晶片微通道內的高速碰撞，以連續流的方式，實現適用於生物學研究的液相體系超快混合，從而建立簡單、可靠和普適性強的表征生物大分子摺疊超快動力學的新方法，將生物分子反應動力學從經典的停留技術的毫秒級解析度大跨度推進到以連續流為基礎的亞微秒水平，並套用該方法表征了單鏈核酸(dT35)、細胞色素c的摺疊動力學過程，觀察到了前人沒有揭示的生物大分子最早期的摺疊過程；進一步發展了高粘度液體超快混合技術和雙水力聚焦超快混合技術，並分別探討了G-四聚體在分子擁擠條件下的摺疊過程和蛋白質與DNA相互作用的動力學過程。本課題對於深入探討核酸和蛋白質摺疊的機制、摺疊動力學與功能的關係等基礎性生物學問題具有重要科學意義。