新技术|让变性蛋白质“复活”的简便方法

【字体: 时间:2017年06月13日 来源:生物通

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  圣彼得堡国立信息技术机械与光学大学和希伯来大学的化学家们找到了一种办法,使化学变性后的蛋白质重新恢复蛋白质结构。作者强调了该方法的通用性,它不仅适用于特定的分子还适合多蛋白系统,在此以前没有人成功复原过复合酶。这项技术可简化用于阿尔茨海默症和帕金森治疗药物的生产步骤,降低生产成本。这项研究发表于5月3日的《Scientific Reports》。

  

生物通报道:圣彼得堡国立信息技术机械与光学(ITMO)大学和希伯来大学的化学家们找到了一种办法,使化学变性后的蛋白质重新恢复蛋白质结构。作者强调了该方法的通用性,它不仅适用于特定分子还适合多蛋白系统,在此以前没有人成功复原过复合酶。这项技术可简化用于阿尔茨海默症和帕金森治疗药物的生产步骤,降低生产成本。这项研究发表于5月3日的《Scientific Reports》。

蛋白质,特别是担当化学反应催化剂的酶类,是制药和食品工业的基石。然而,在合成过程中受强酸、碱或加热影响,80%产物发生损耗,失去天然构型和化学活性,即蛋白质变性。因此,工业界一直在寻求使蛋白质结构和功能复原的通用方法,来降低成本和提高效率。另一个问题是,对混合型复合蛋白的复原来说,如果对其各组分分别复性,则会花费大量的时间和金钱成本。

如今,俄罗斯化学家联合国外伙伴,提出了这些问题的解决方案,他们开发了一种新工艺技术,使变性后的蛋白质返回原来的形式。

在这项新研究中,科学家们用强碱解开了碳酸酐酶、磷酸酶和过氧化物酶的分子结构。将这些蛋白质与氧化铝纳米颗粒混合。由于静电相互作用,吸附了纳米颗粒的酶,通过物理键组合为超分子化合物。

被纳米粒子外壳保护着的蛋白质分子不受聚集作用影响,可轻而易举地从攻击性介质中提取出来。再将变性底物洗去,酶自然而然就恢复了天然结构。

“持续暴露于变性剂中,再加上卷曲大分子的聚集倾向是蛋白质回收的主要两个障碍。去除这些因素,就能恢复目标蛋白质的构型。”ITMO大学国际实验室研二学生Katerina Volodina说道。

改变pH值,通过物理键结合的纳米粒子和蛋白质被分离开来,实验中所使用的物质可被回收利用。

本文作者们还将这种工艺用于两种混合酶(碳酸酐酶和磷酸酶)的复性,令人意想不到的是,超过50%的反应底物重新获得天然构型。“混合蛋白的复性是一项从未被做过的挑战。我和我的同事们相信,该方法的进一步探索对制药工业来说非常有意义。从理论上讲,我们的方法可简化活性蛋白质药剂的生产,降低成本,”Katerina Volodina说。

除了高通用性和有效性,这项新技术不仅成本低廉,而且反应迅速,节省时间。科学家们还将继续优化,新目标是复原混合蛋白质复合体。

原文标题:Alumina nanoparticle-assisted enzyme refolding: A versatile methodology for proteins renaturation

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