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土壤矿物与环境课题组在Bt蛋白仿生亲和配体研制方面取得新进展

发布日期:2018-05-28发表者:浏览次数:

我院土壤矿物与环境课题组在Bt蛋白仿生亲和配体研制方面取得重要进展,相关成果发表在国际化学顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上,题为《Synthetic Polymer Affinity Ligand forBacillus thuringiensis(Bt) Cry1Ab/Ac Protein: The Use of Biomimicry Based on theBtProtein–Insect Receptor Binding Mechanism》。刘名茗教授是该论文的第一作者和共同通讯作者。

复杂环境及生物介质中Bt蛋白分析方法的建立可以为Bt蛋白环境生态风险问题研究奠定坚实的方法基础,而对环境及粮食作物中Bt蛋白的有效监控也可以为人类理性看待生物杀虫剂的商业化使用以及转基因作物的商业化种植提供科学的指引作用。聚合物纳米颗粒,作为一种新型的仿生亲和配体,又称“塑料”抗体,在蛋白质的分离、纯化以及生物毒素的去除方面体现出很多独特的优越性。但是,传统的聚合物纳米颗粒筛选方法主要是基于试错法,这种方法既繁琐又耗时,而且筛选到的亲和配体对目标蛋白并不一定能够显示出良好的亲和力和选择性。因此,找到一种筛选聚合物纳米颗粒的新策略显得尤为重要。本文建立了一种以Bt蛋白抗原表位为作用靶标的聚合物纳米颗粒定向合成及筛选方法。该方法主要是模拟BtCry1Ab/Ac蛋白与烟草天蛾中肠刷状缘膜囊泡上的受体钙粘蛋白Bt-R1之间的识别机理建立的。考虑到BtCry1Ab/Ac与Bt-R1作用时其主要的结合位点位于domain II的三个抗原表位loop 2368RRPFNIGINNQQ379、loop 3436FRSGFSNSSVSIIR449和loopα-8280FRGSAQGIEGS290上,因此我们根据这三个抗原表位氨基酸序列的疏水性、亲水性和电荷性特点设计合成了一个小型的聚合物纳米颗粒文库,通过筛选实验得到对其中一个抗原表位368RRPFNIGINNQQ379具有高亲和力的聚合物纳米颗粒。该聚合物纳米颗粒对含有抗原表位368RRPFNIGINNQQ379BtCry1Ab和BtCry1Ac蛋白具有特异性亲和力,而对抗原表位与此不同的BtCry2A,BtCry1C andBtCry1F蛋白亲和力非常低。同时,我们还发现该聚合物纳米颗粒对865NITIHITDTNNK876(Bt-R1结合位点)和368RRPFNIGINNQQ379BtCry1Ab/Ac抗原表位)之间的结合能力具有很强的抑制作用。因此,该聚合物纳米颗粒具有昆虫受体钙粘蛋白Bt-R1的仿生特点,其对BtCry1Ab/Ac蛋白的识别机理主要是基于聚合物纳米颗粒与其抗原表位368RRPFNIGINNQQ379之间的特异亲和力。这个结果是对本文基于仿生策略建立的定向合成及筛选方法的有力证明。可以预见的是,该策略还可以用于其它生物毒素及病原菌蛋白仿生亲和配体的研制。后期,我们还会在该研究领域开展相关研究工作。

该研究工作得到国家自然科学基金(21577044和21177047)、教育部新世纪人才计划(Grant No. NCET-13-0808)、国家转基因生物新品种培育重大科技专项(2016ZX08001001)以及学校自主创新科技基金(2014PY019和2013PY138)等项目的资助。

全文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b01710