《靜電排斥調控蛋白質復性的分子機理和套用》是依託天津大學，由孫彥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：靜電排斥調控蛋白質復性的分子機理和套用
- 項目類別：面上項目
- 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
基於荷電粒子和聚電解質促進同電荷蛋白質復性作用的發現和表面靜電排斥作用對抑制蛋白質聚集作用的認識，提出了靜電排斥表面調控蛋白質復性的分子機理及其套用的研究構想。首先系統研究荷電粒子和聚電解質結構對蛋白質復性的影響規律，建立蛋白質在荷電粒子表面和聚電解質溶液等靜電排斥納米空間中的靜電相互作用模型，研究蛋白質分子結構參數對靜電相互作用和分子表面方位動態行為的影響；同時，利用多尺度分子動力學模擬研究蛋白質在靜電排斥表面的構象轉換和自相互作用，闡釋靜電排斥表面調控蛋白質復性的分子機理；在此基礎上，設計合成新型結構的荷電粒子，研究荷電錶面結構對蛋白質復性的影響，最佳化荷電介質性能參數；最後研究建立離子交換色譜輔助同電荷蛋白質復性和純化方法，最佳化同電荷柱色譜復性過程，實現同電荷介質促進包含體蛋白質復性和純化。本研究將發展蛋白質復性理論，創新蛋白質復性方法，具有重要理論研究意義和套用前景。
結題摘要
基因重組蛋白質的高表達常導致其在宿主細胞（如大腸桿菌等）內發生錯誤摺疊和聚集，形成被稱為包涵體的固體顆粒。因此，基因重組蛋白質藥物的摺疊復性是20多年來生物技術領域關注的焦點之一，也是基因重組包涵體蛋白質生產過程的瓶頸問題。深入開展蛋白質復性的基礎研究，進而開發新型高效的蛋白質復性技術和過程，可以大幅度降低蛋白質藥物的生產成本，從而占據蛋白質藥物生產的制高點。本項目負責人前期研究發現，與蛋白質攜帶同種電荷的離子交換介質（荷電微球）可以顯著促進蛋白質復性。基於此發現，本項目提出了系統研究靜電排斥表面調控蛋白質分子結構轉換和分子相互作用，通過解決相關基礎科學問題，開發高效蛋白質復性促進劑的研究構想。經過系統研究，取得重要研究成果：（1）解析了鹽和海藻糖等小分子對蛋白質變性過程熱力學和動力學的影響，建立了荷電錶面蛋白質和二肽分子結構轉換和分子間相互作用模型，利用分子動力學模擬，考察了蛋白質結構轉換行為，證明荷電錶面上同電荷蛋白質（肽）的分子取向性及其導致的分子間相互作用顯著降低，闡釋了荷電錶面對同電荷蛋白質聚集的抑制作用；（2）構建了高電荷密度介質的製備方法，包括次序接枝-電荷修飾方法和聚電解質接枝-二次電荷修飾方法，獲得了極高電荷密度（1740 μmol/g）的納米粒子，使介質添加量降低到3.3 μL/mL復性溶液；（3）建立了同電荷納米粒子促進蛋白質復性與金屬螯合親和純化的集成過程，實現了包涵體蛋白質的集成化復性和純化。高電荷密度納米粒子可使0.4 mg/mL包涵體復性收率提高100%，復性後加入鎳離子即可發生蛋白質的金屬螯合親和吸附，純度達到96%。研究成果深化了蛋白質結構轉換和分子相互作用理論，開發了新型高效的蛋白質復性介質和方法，對促進蛋白質藥物開發具有重要實際套用前景。共發表SCI收錄學術論文20篇，獲授權國家發明專利1項，申請國家發明專利3項。
