蛋白質層析分離中的分子相互作用研究

《蛋白質層析分離中的分子相互作用研究》是依託浙江大學，由林東強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：蛋白質層析分離中的分子相互作用研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：林東強
• 項目類別：面上項目

項目摘要

針對生物分離過程微尺度認識的缺乏，通過實驗研究和計算機分子模擬相結合，深入探討蛋白質層析分離過程中的分子相互作用。以血液蛋白的層析分離為研究背景，選擇廣泛套用的離子交換層析、疏水作用層析以及新型的疏水性電荷誘導層析為突破口，一方面實驗考察蛋白質層析分離行為，獲得巨觀分離現象的規律表征；另一方面利用蛋白質結構信息資源，構築合理的模擬體系，進行蛋白質－介質間相互作用的分子模擬，獲得相互作用的微觀表征。在此基礎上，綜合考慮多方面影響因素，實現微觀分子模擬計算和巨觀分離行為的有效關聯，既闡明分離過程的微觀機理，又賦予分子模擬預測分離現象的功能。進一步利用分子模擬技術的高通量和虛擬設計特性，加強分離過程的可預見性，協助分離過程設計，指導新型介質開發。本項目融合多學科新成果，從分子水平加強層析分離過程中相互作用的系統認識，建立新方法，可以推廣到其它生物分離過程，促進生物分離過程的合理設計。

結題摘要

圍繞蛋白質層析分離中的分子相互作用，一方面從分子模擬入手，構建分子模擬方法，探討配基－蛋白質間分子相互作用；另一方面從實驗研究入手，製備系列層析分離介質，探討蛋白質吸附性能；在此基礎上，以免疫球蛋白為實際對象，探討分離新方法，實現實驗研究和分子模擬的有效關聯，增進分子機制認識，指導分離過程設計和新型分離介質開發。主要成果包括三個方面：第一，分子模擬研究配基－蛋白質分子相互作用：針對層析分離過程的特點，結合分子對接和分子動力學模擬，構建了單一配基、固定化配基、配基網層層遞進的分子模擬方法，從分子水平驗證了疏水性電荷誘導層析（HCIC）和離子交換層析分離蛋白質的分子機制；探討了配基結構、分布、密度、空間臂等對蛋白質結合的影響，為層析介質的最佳化設計提供指導。第二，新型層析介質製備和蛋白質吸附性能研究：針對生物分離的特點，進行了纖維素、瓊脂糖、環糊精等微球基質的製備，形成了製備新方法；製備了不同孔徑和配基密度的系列離子交換介質和新型HCIC介質，考察了模型蛋白的靜態和動態吸附，探討介質理化性質和蛋白吸附性能之間的量化關聯，促進層析介質的最佳化設計。第三，分子模擬協助蛋白質層析分離的過程最佳化：以血液免疫球蛋白為典型對象，探HCIC分離新過程，形成IgG、IgY、IgY（delta-Fc）的高效分離新方法，單步層析分離的純度達到90％以上；進一步利用分子模擬探討了pH、添加鹽、辛酸鈉等對IgG結合和解離的影響，增進分子機制認識，促進分離工藝的合理最佳化。本項目研究對深入了解蛋白質層析分離中的分子相互作用、開發層析分離新介質以及構建抗體分離新方法等具有很好的指導和推廣作用。