在本课题组合成高分子诱导蛋白质折叠和大分子自组装的研究基础上,我们将通过合成高分子、改性天然大分子及其组装体制备聚合物人造分子伴侣,在体外模拟细胞内天然分子伴侣的功能。我们拟制备具有不同环境响应疏水-亲水平衡的聚合物及其组装体,研究其对外界刺激(pH、温度、离子强度等)的响应,响应的可逆性以及与组装体结构参数的关系;研究在不同的外界刺激条件下,聚合物-蛋白质复合物的形成和解离、复合物结构、聚合物人造分子伴侣对蛋白质复性的促进作用以及其机理。本课题作为一个新的研究方向,期望在合成高分子或改性的天然大分子及其组装体对蛋白质分子的相互作用方面、在对蛋白质折叠机理的了解和蛋白质折叠的应用基础方面做出我们的贡献。
本项目主要通过具有pH响应和不同疏水性质的聚电解质对蛋白质结构和活性的影响来研究聚合物对蛋白质折叠的促进作用以及蛋白质在与聚合物结合和解离过程中结构和活性变化的可逆性。聚马来酸烯烃交替共聚物与脱辅基细胞色素c溶液混合以后,脱辅基细胞色素c会从无规线团向a-螺旋结构变化。其a-螺旋的含量取决于溶液的pH值,烷基侧链的长度和共聚物的浓度。共聚物与脱辅基细胞色素c作用以后,可以破坏共聚物和蛋白质原有的疏水聚集,形成更疏水的复合物聚集体。共聚物与细胞色素c和溶菌酶的相互作用表明,共聚物可以通过静电作用与蛋白质形成疏松的复合物聚集体,蛋白质在聚集体内保留了一部分的结构和活性。共聚物通过静电和疏水作用与蛋白质形成更紧凑和更稳定的复合物,在其中蛋白质的结构和活性被完全破坏,但是释放后的蛋白质可以完全恢复其天然结构和活性。在从复合物释放的过程中,蛋白质有足够的时间恢复活性和结构,避免了疏水聚集。这个结论对利用聚合物分离和纯化蛋白质、固定和稳定酶、促进蛋白质折叠、包埋和控制释放蛋白质的研究会很有帮助。