撒盐成金,PNAS最新研究发布价值上亿的新发现

【字体: 时间:2019年10月30日 来源:生物通

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  盐有助于蛋白质继续前进,莱斯大学的科学家们发现了蛋白质分离过程中的奥秘,能简化药物生产,价值上亿。

  

莱斯大学的科学家们经过大量的辛勤工作,证明只用少量的盐,就能朝着简化药物生产迈出了一大步。

这一发现公布在PNAS杂志上,领导这一研究的是莱斯大学Christy Landes。

Landes说:“基于生物蛋白的药物价值30亿美元。目前约一半可能是因为纯化问题,需要经过反复试验完成,每年浪费数十亿美元,因为没有办法预测性地设计蛋白质的分离方案。”

Landes实验室正在开发模型,用以预测膜界面处单个蛋白质行为的调控如何影响分离。通过最新研究,他们发现了盐如何调解两种截然不同界面上的相互作用,从而有助于提高分离效率。

盐析是色谱中的常见步骤,色谱是一种行业标准的过程,通过该过程可以分离或纯化溶液中的元素。其中的过滤器可以是天然材料(例如土壤),也可以是吸收剂(例如纤维素),或越来越多的聚合物,包括尼龙。

文章的另外一位作者,Logan Bishop说:“这些过滤器就像是高速公路上的停止指示牌,第一个指示牌分离出大型钻机,第二个分离出皮卡车,最终只剩下想要的普通车了。”

溶解的盐会生成与蛋白质相互作用的溶剂化离子,并对其进行调节,使其停止并与色谱柱相互作用,或者继续通过色谱柱。盐析结束后,可以用溶剂从色谱柱中提取所需的蛋白质,并将其用于进一步的纯化步骤。

到底盐如何影响分离呢?这是研究人员希望通过他们的实验和模拟回答的一个问题。Landes说:“我们在本文中所做的最重要的事情是,将对在尼龙界面相互作用的单个蛋白质的观察结果与它们如何相互作用的理解相结合。我们现在可以预测现实条件下分离效率,并提高这一效率。”

研究人员观察发现,折叠的转铁蛋白倾向于在尼龙周围跳跃,但是一旦附着在膜上,它们就会部分展开。较高的盐浓度会使它们更多地展开,从而减少跳变,允许膜相互作用提高分离效率。

Landes说:“盐调节了这两种相互作用方式的分布,也改变了界面蛋白质的结构。但是它们是微观竞争中唯一能带来宏观效果的元件。这就是为什么通过反复试验来优化流程如此昂贵的原因了。”

Bishop说:“我们希望能够在一张盖玻片上一次测试不同条件下的表面化学文库,这样我们就能确定分离的理想条件。然后,可以使用仿真来预测芯片上的哪种组合答案将是优化分离的正确方法。”

要想将所有可能的参数都包含进模拟中,还需要花费数年的时间,但是,要使药物的设计和制造得更好,这是值得尝试的实验。他说:“该模型还不够复杂,但是我们希望,我们可以得到一个足够接近的近似值,从而可以开始削减其中一些成本,接近一个真正的解决方案。”

Landes指出,制药公司已开始接触这一技术。她说:“没有人比工业工程师更了解如何优化流程,以最少的钱获得最多的结果,而我们带来了一条变革的道路,这就是学术研究的目的。”

(生物通)

原文标题:

A mechanistic examination of salting out in protein–polymer membrane interactions


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