《蛋白質色譜過程界面分子行為的解析和套用》是依託天津大學，由孫彥擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：蛋白質色譜過程界面分子行為的解析和套用
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：孫彥
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以蛋白質色譜的科學發展和技術創新為目標，以多尺度界面分子行為的科學研究為主線，運用多維實驗檢測、量子化學/分子力學分析、分子對接和多尺度分子動力學模擬方法，進行系統的理論和實驗研究。內容包括：在分子-分子界面解析蛋白質-親和配基以及蛋白質自組裝體（病毒樣顆粒）中蛋白質分子間的相互作用；在分子-溶劑界面解析蛋白質-配基和蛋白質-蛋白質的結合作用及其溶液調控機制；在分子-固液界面解析蛋白質與表面配基的相互作用和蛋白質分子傳遞行為。籍此獲得蛋白質的界面分子行為的完整科學描述和微觀機理解析，建立親和配基的仿生設計方法以及高效傳質表面的理性設計方法，開發新型高效的蛋白質色譜分離技術，實現抗體和病毒樣顆粒等重要蛋白質和蛋白質自組裝體的高選擇性、高柱效、高容量和高速度色譜分離純化。該項目提出了從基礎科學問題的解析到技術創新和套用的完整研究構想，對促進生物分離科學和技術的發展具有重要理論意義和套用價值。
結題摘要
以蛋白質色譜的科學發展和技術創新為目標，系統研究了蛋白質親和配基設計和色譜高效化的理論和方法，取得重要研究成果：（1）基於分子水平上蛋白質與其天然配基分子間相互作用的認識，建立了蛋白質肽配基的仿生設計方法。該設計方法包括關鍵胺基酸殘基鑑定、肽配基模型建立、胺基酸定位、虛擬篩選、分子動力學分析和實驗驗證等步驟。該方法已成功套用於抗體、病毒樣顆粒和膠原蛋白等三種蛋白質親和配基的設計，分別獲得5個抗體配基，1個鼠多瘤病毒衣殼粒（Cap）配基和1個膠原蛋白配基，實現了抗體和Cap的高選擇性親和色譜純化。膠原蛋白配基可高效抑制血小板粘附，體外和體內實驗均證明具有明顯的血栓抑制作用，為該方法的套用擴展奠定了基礎；（2）利用聚乙烯亞胺（PEI）接枝凝膠介質系統研究了蛋白質吸附平衡和動力學行為，發現PEI接枝介質存在臨界離子交換容量（cIC）。在cIC之上蛋白質吸附速率隨離子交換容量快速上升，增長幅度達到6倍。此外，以IC＞cIC的介質為基質，通過中和修飾降低PEI接枝鏈的電荷密度，吸附速率可再提升2倍。在深入系統研究的基礎上，提出了聚合物鏈吸附蛋白質的“鏈傳遞”理論，利用分子模擬方法分析了鏈傳遞現象的微觀機理，確定表面配基屬性包括鏈長、密度、帶電量對鏈傳遞發生至關重要，並通過實驗驗證了表面配基對聚合物鏈吸附蛋白質分子傳遞的貢獻，為接枝型介質的設計開發奠定了理論基礎；（3）基於上述聚合物鏈吸附蛋白質的“鏈傳遞”和三維空間吸附理論，研究開發了多種高容量色譜介質，包括PEI、聚丙烯胺和海藻酸鈉等聚合物接枝型色譜介質、原位反應接枝型微球介質、晶膠型色譜介質以及聚合物接枝型混合模式吸附介質，適用於不同條件下的蛋白質高效吸附分離。研究成果已發表SCI收錄學術論文74篇，獲授權發明專利5項（其中美國專利1項），申報發明專利10項（其中PCT途徑國際專利2項）。
