陳國頌－江明課題組利用含糖小分子的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化調(diào)控蛋白質(zhì)組裝體的結(jié)構(gòu)與形貌
蛋白質(zhì)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物大分子，其表面無規(guī)分布著多個(gè)疏水相互作用、靜電相互作用位點(diǎn)，很難對(duì)其自組裝過程進(jìn)行有效控制以獲得結(jié)構(gòu)精確、形貌規(guī)整的組裝體。這限制了蛋白質(zhì)組裝材料在生物醫(yī)學(xué)、傳感器件等方面的應(yīng)用。目前，常用的調(diào)控蛋白質(zhì)表面相互作用的方法是通過重組表達(dá)獲得氨基酸序列突變的蛋白質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)自組裝等。但是，重組表達(dá)的方法存在過程相對(duì)繁瑣、蛋白質(zhì)擴(kuò)量困難的缺點(diǎn)，且這類蛋白質(zhì)自身的結(jié)構(gòu)和對(duì)稱性是所得組裝體結(jié)構(gòu)和形貌的重要決定因素，很難利用一種蛋白質(zhì)獲得具有不同形貌和結(jié)構(gòu)的組裝體。
為了解決上述問題，我系陳國頌-江明課題組提出：利用蛋白質(zhì)自身具有的寡糖結(jié)合位點(diǎn)，向天然蛋白質(zhì)中引入經(jīng)巧妙設(shè)計(jì)的小分子誘導(dǎo)配體，以此建立和控制蛋白質(zhì)之間的超分子相互作用，實(shí)現(xiàn)了天然蛋白質(zhì)的精確自組裝。據(jù)此，先后獲得了三維框架結(jié)構(gòu)晶體和具有螺旋結(jié)構(gòu)的微米管，相關(guān)成果前期發(fā)表在Nat. Commun.和J. Am. Chem. Soc.上。
最近，他們發(fā)現(xiàn)通過簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)誘導(dǎo)小分子結(jié)構(gòu)中糖與羅丹明之間連接基團(tuán)的長短RnG (n= 1, 2, 3, 4, 5)，即可對(duì)具有長方體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)LecA的精確自組裝進(jìn)行有效地調(diào)控，從而簡(jiǎn)單、方便地制備一維納米線、納米帶、二維晶體片層、以及三維片層等蛋白質(zhì)組裝結(jié)構(gòu)。他們通過冷凍透射電鏡技術(shù)，對(duì)于蛋白質(zhì)在上述組裝體內(nèi)的排列進(jìn)行了清晰的表征。為了從理論上對(duì)于蛋白質(zhì)自組裝的結(jié)果進(jìn)行解釋和預(yù)測(cè)，他們與蘇州大學(xué)和南京大學(xué)的研究小組合作，利用全原子模擬和布朗動(dòng)力學(xué)模擬分別從微觀和介觀層次分析了小分子結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)自組裝的調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)理論模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以很好地吻合。相關(guān)研究成果已在線發(fā)表在Angew. Chem. Int. Chem.上 (Guang Yang?, Hong-ming Ding?, Zdravko Kochovski?, Rongting Hu, Yan Lu, Yu-qiang Ma*, Guosong Chen*, Ming Jiang, Highly Ordered Self-Assembly of Native Proteins into 1D, 2D, and 3D Structures Modulated by the Tether Length of Assembly-Inducing Ligands. DOI: 10.1002/anie.201703052), 并被選為Hot Paper。復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系、聚合物分子工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位，我系博士生楊光，蘇州大學(xué)丁泓銘博士以及德國海姆霍茲柏林軟物質(zhì)研究所的Zdravko Kochovski博士為共同第一作者，馬余強(qiáng)與陳國頌為共同通訊作者。上述研究得到了國家自然科學(xué)基金委的資助。
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