【纳米】纳米分子伴侣调控热变性蛋白质重折叠的机制- 大数跨境

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2021-03-31

导读：南开大学史林启教授团队详细探究了纳米分子伴侣调控热变性蛋白质重折叠的机制。

蛋白质是生命的物质基础，是生命活动的主要承担者，蛋白质的正确折叠是发挥其正常功能的前提条件。然而，在严苛环境中（如高温、过酸、过碱等），蛋白质容易发生去折叠，从而导致蛋白质的失活。蛋白质在体内的错误折叠还会导致神经退行性疾病的发生。针对于此，受天然分子伴侣的启发，南开大学的史林启教授团队近年来开发了一系列的纳米分子伴侣用于调控蛋白质的折叠，并成功将其应用于体外蛋白酶的热保护、包涵体蛋白的复性以及老年痴呆症的治疗中。但是，对纳米分子伴侣调控蛋白质折叠机制的研究仍显不足，这严重限制了对纳米分子伴侣体系的进一步优化及拓展其应用。

近日，在前期研究的基础上，南开大学史林启教授团队详细探究了纳米分子伴侣调控热变性蛋白质重折叠的机制。研究发现，由纳米分子伴侣调控的对底物蛋白的结合和释放之间的平衡在调节蛋白的重折叠中起到了关键作用。

作者以正电荷的溶菌酶为模型蛋白，探究了在不同温度下不同性质的纳米分子伴侣对溶菌酶的热保护效果，并使用光散射和透射电镜等手段证明了纳米分子伴侣对底物蛋白的充分结合和释放是保证折叠效率最大化的最优条件。因此，在实际使用时，需要根据具体需求精确调节纳米分子伴侣对底物蛋白的结合和释放行为。作者还进一步探究了所提出的纳米分子伴侣调控热变性蛋白重折叠机制的普适性，发现对于具有不同性质（分子量、等电点、多聚体结构等）的蛋白质的热保护均符合此机制。

最后，受此机制启发，作者研究了纳米分子伴侣在环境温度下对蛋白质长效热保护的效果，这对于蛋白质类产品（如抗体、疫苗、蛋白药物、蛋白酶等）的长期存储具有重要意义。作者发现针对不同性质的蛋白质，通过选择适当的纳米分子伴侣，在40 ℃存储3周后，蛋白酶仍能保持较高的活性。该工作深入探究了纳米分子伴侣调控蛋白质折叠的机制，为设计并优化新型纳米分子伴侣并拓展其应用提供了新的见解。