自组装分子伴侣应用于包涵体蛋白的高效率复性

yinjian

以重组蛋白药物为主体的生物医药产业是本世纪的朝阳产业，当前全球已有一百多种蛋白质药物上市，数千种蛋白质药物处于各期研发阶段。目前工业上和实验室中最常用的重组蛋白表达系统是大肠杆菌（E. coli），但是以大肠杆菌为宿主表达重组蛋白时，目的蛋白往往以包涵体的形式存在。为了拿到具有生物活性的蛋白，就需要对包涵体进行分离及复性。而目前常用的包涵体复性的方法往往操作复杂并且效率低下，成为制约重组蛋白大批量生产的瓶颈问题。

生物体内有一类特殊的蛋白，它们能够识别并结合不完整折叠或装配的蛋白质，帮助这些多肽正确折叠、转运或防止他们聚集，这类蛋白统称为“分子伴侣”。通过对天然分子伴侣的结构和功能进行分析，南开大学史林启教授领衔的自组装生物活性材料与纳米药物载体研究团队近年来通过嵌段共聚物多级自组装的方式开发出一系列的“自组装分子伴侣”，并成功将其应用于蛋白质的热保护（Chem. Eur. J., 2013, 19, 7437-7442），并探究了其在阿尔茨海默病治疗中的应用（Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 8985-8990）。

近期，史林启教授研究团队在已发展出的自组装分子伴侣的基础上，通过精确调节自组装分子伴侣疏水微区的表面性质，以溶菌酶为模型蛋白，实现了变性蛋白的高效率复性（复性效率高达97 %）。

作者发现，只有当自组装分子伴侣疏水微区的表面性质和目标蛋白自身性质（分子量、疏水性和等电点等）相匹配时，目的蛋白才会采用“自调节”的方式，高效率的自发复性、解离。接下来，作者使用QCM以及光散射等表征手段进一步验证了复性机理。

该方法的优势在于：材料制备简单、复性效率高，并可以根据目标蛋白自身性质有目的的设计并合成嵌段共聚物，从而使自组装分子伴侣疏水微区的表面性质与之相匹配，适用范围广泛。这一成果近期发表在ACS Nano 上，该工作由史林启教授，刘阳研究员指导，文章的第一作者是博士研究生马飞贺，该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目的支持。