基於DNA摺紙結構模板促進蛋白質結晶、純化與分離

《基於DNA摺紙結構模板促進蛋白質結晶、純化與分離》是依託清華大學，由楊忠強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於DNA摺紙結構模板促進蛋白質結晶、純化與分離
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：楊忠強
• 項目類別：面上項目

項目摘要

蛋白質的成核與結晶在解析蛋白質結構院姜采的基礎研究以及蛋白質分離的藥物套用中發揮著重要作用。通過尺寸效應，利用多孔表面對蛋白質進行異相成核結晶已有報導。然而，以往所用模板尺寸具有分散性、且難以在納米尺度進行精確控制，限制蛋白質結晶過程的調控及機理研究。近年來迅速發展的DNA摺紙結構展示出優於傳統三維模板的特性：精確設計性、尺寸單一、納米尺度連續可調、可定點定位修飾有機/無機/生物官能團等。在本申請中，我們將首次利用DNA摺紙結構為模板，利用尺寸效戀習檔束應促進蛋白質結晶、純化和分離。系統研究DNA摺紙結構尺寸/形狀對蛋白質結晶誘導時間、飽和濃度和晶體純度的影響，以期提高結晶效率，降低結晶成本；藉助模板結構精確可調控深入研究尺寸效應與蛋白結晶的關係和內在機理；嘗試利用核酸適配再嫌悼體與蛋白的特異性相互作用，鉚訂目標蛋白實現其純化和分離。該技術將開闢一個新的蛋白質結晶的平台，並對蛋白分離和工藝具有指導意義。

結題摘要

蛋白質結晶是解析蛋白結構的重要基礎，而提高蛋白結晶效率是蛋白領域一個重要且具有挑戰的目標。本項目首次提出將DNA摺紙結構用於促進蛋白質結晶。利用DNA的可設計性，合成少潤戰不同結構和尺寸的DNA摺紙，以其作為異相成核劑，將catalase結晶成功率提高十倍以上。其次，鞏櫃我們打破常規，首次提出利用DNA的高分子特性將其作為新型蛋白沉澱劑用於蛋白質結晶，對lysozyme蛋白最優的促進效果可以達三十餘倍。此外，我們將氧化石墨烯通過陽離子-π與金屬陽離子複合，首次報導這種協同效應可顯著提高catalase結晶成功率近五十倍，並且將誘導結蘭妹和兵晶時間從八天縮短至一天。以上幾項工作在國際具有原創性和領先地位，不僅提供了新型的促進蛋白結晶的材料和方法學，並且為DNA納米技術，二維材料等領域開闢了新的套用方嫌祖勸向。項目執行期間，共發表文章4篇，申請國內專利一項，部分成果已在撰寫和投稿中，相關工作繼續開展。