蛋白/肽聚集组装的设计、调控与应用基础研究

成果基本信息
关键词：	蛋白质;多肽;组装;聚集;晶体
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	360-17-16730955	资源采集日期：	2018-03-05

研究情况
单位名称：	天津大学	技术水平：
评价证书号：		评价单位：	国家自然科学基金委
评价日期：	2012.12.31	评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
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成果简介
本项目属于生物化学工程和酶工程领域。聚集和组装现象普遍存在于生物分子中。相比于糖类和核酸分子，蛋白和多肽的聚集与组装更多变、结构更复杂、功能更多样，其聚集组装体的结构设计、过程调控及功能化是国际公认的研究难点与热点问题，也是生物、医药产业的共性基础科学问题。针对这一问题，自2004年以来，我们以小分子多肽、胰岛素和酶蛋白作为蛋白/肽的典型代表，以结构设计—过程调控—功能评价为研究主线，研究了溶剂、界面、交联、构造等因素对聚集组装行为及结构性能的影响规律，发现了有效调控聚集组装形态的关键途径，构筑了多个具有独特催化、载药等功能的蛋白/多肽聚集体和组装体。主要发现点如下：　　（1）蛋白/多肽自组装体系的理性设计、多级调控与生物应用　　针对多肽/蛋白组装过程难以调控、组装体结构功能单一等问题，以两亲多肽和胰岛素为研究对象，采用多尺度解析方法，跟踪分析了蛋白/多肽聚集与解离过程，建立了太赫兹光谱区分固态蛋白/多肽聚集体的新方法，揭示了蛋白/多肽分子的多级组装机制；通过分子设计或引入功能组分，构建了一系列肽基单组份或多组分自组装体系，并利用边界层理论及表面限域效应强化组装过程（快速、批量制备），实现了刺激响应凝胶、手性功能物质等多种肽基功能材料的精准可控制备，提升了相关材料的力学性能和稳定性，并将其应用于手性检测以及药物可控释放。　　（2）新型交联酶聚集体制备过程设计与调控　　借助多种分析手段，系统研究了酶蛋白分子在聚集过程中的结构变化规律，发现了酶聚集过程活性降低的主要原因，并在此基础上结合共价交联，进一步稳定了酶聚集体活性构象，获得了一种高效的工业生物催化剂——交联酶聚集体（CLEAs）。针对纳微米级CLEAs难以回收及大分子底物在CLEAs内部传质阻力大的缺陷，调控CLEAs的聚集和交联过程，获得载体固定化CLEAs和多孔化CLEAs，消除了CLEAs催化反应中不利因素，拓宽了生物催化应用领域。　　（3）基于蛋白聚集组装体的“晶中晶”、“膜中晶”复合材料设计与调控　　针对金属纳米晶催化过程难以回收再用的问题，设计了基于蛋白聚集组装体的“晶中晶”、“膜中晶”等新型复合材料，发现将溶菌酶有序晶体中的酶分子进行交联，大大提高稳定性，可作为吸附和还原金/银纳米晶的微型反应器；在蛋白聚集膜表面修饰原花青素，可在其内部孔道内高效制备银铂钯纳米晶，多次循环催化后活性基本无下降，为其它生物无机杂化材料的设计调控提供了借鉴与参考。　　本项目成果在JACS、Small、Soft Matter、Biochem Eng J、J Biotechnol、Catal Sci Technol等国际知名期刊发表48篇SCI论文，SCI他引总次数529次；10篇代表性论文，全部为I、II区高水平论文，影响因子累计53.07，SCI他引223次，被欧洲科学与艺术学院院士Pandey教授、英国科学院院士Mann教授、MIT生物医学工程中心副主任张曙光教授（WilhelmExner奖章唯一华裔获得者）、美国总统绿色化学挑战奖获得者Sheldon教授（Green Chem第一任主编）、中国科学院院士江明教授、中国工程院院士张俐娜教授等在Chem Rev、Chem Soc Rev、JACS、Angew Chem等国际知名刊物进行正面评价。研究成果丰富了蛋白/肽组装聚集的基础理论，促进了相关技术开发应用的步伐。

成果名称：	蛋白/肽聚集组装的设计、调控与应用基础研究	关键词：	蛋白质;多肽;组装;聚集;晶体
成果类别：		一级分类名称：	医学生物工程
二级分类名称：		三级分类名称：
研究起止时间：	2004.01 至2015.05	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	天津大学	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	20976125
经费实际投入额（万元）：	33.00	评价单位：	国家自然科学基金委
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2012.12.31	转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	天津大学
推广形式：	无	成果登记号：	360-17-16730955
成果简介：	本项目属于生物化学工程和酶工程领域。聚集和组装现象普遍存在于生物分子中。相比于糖类和核酸分子，蛋白和多肽的聚集与组装更多变、结构更复杂、功能更多样，其聚集组装体的结构设计、过程调控及功能化是国际公认的研究难点与热点问题，也是生物、医药产业的共性基础科学问题。针对这一问题，自2004年以来，我们以小分子多肽、胰岛素和酶蛋白作为蛋白/肽的典型代表，以结构设计—过程调控—功能评价为研究主线，研究了溶剂、界面、交联、构造等因素对聚集组装行为及结构性能的影响规律，发现了有效调控聚集组装形态的关键途径，构筑了多个具有独特催化、载药等功能的蛋白/多肽聚集体和组装体。主要发现点如下：　　（1）蛋白/多肽自组装体系的理性设计、多级调控与生物应用　　针对多肽/蛋白组装过程难以调控、组装体结构功能单一等问题，以两亲多肽和胰岛素为研究对象，采用多尺度解析方法，跟踪分析了蛋白/多肽聚集与解离过程，建立了太赫兹光谱区分固态蛋白/多肽聚集体的新方法，揭示了蛋白/多肽分子的多级组装机制；通过分子设计或引入功能组分，构建了一系列肽基单组份或多组分自组装体系，并利用边界层理论及表面限域效应强化组装过程（快速、批量制备），实现了刺激响应凝胶、手性功能物质等多种肽基功能材料的精准可控制备，提升了相关材料的力学性能和稳定性，并将其应用于手性检测以及药物可控释放。　　（2）新型交联酶聚集体制备过程设计与调控　　借助多种分析手段，系统研究了酶蛋白分子在聚集过程中的结构变化规律，发现了酶聚集过程活性降低的主要原因，并在此基础上结合共价交联，进一步稳定了酶聚集体活性构象，获得了一种高效的工业生物催化剂——交联酶聚集体（CLEAs）。针对纳微米级CLEAs难以回收及大分子底物在CLEAs内部传质阻力大的缺陷，调控CLEAs的聚集和交联过程，获得载体固定化CLEAs和多孔化CLEAs，消除了CLEAs催化反应中不利因素，拓宽了生物催化应用领域。　　（3）基于蛋白聚集组装体的“晶中晶”、“膜中晶”复合材料设计与调控　　针对金属纳米晶催化过程难以回收再用的问题，设计了基于蛋白聚集组装体的“晶中晶”、“膜中晶”等新型复合材料，发现将溶菌酶有序晶体中的酶分子进行交联，大大提高稳定性，可作为吸附和还原金/银纳米晶的微型反应器；在蛋白聚集膜表面修饰原花青素，可在其内部孔道内高效制备银铂钯纳米晶，多次循环催化后活性基本无下降，为其它生物无机杂化材料的设计调控提供了借鉴与参考。　　本项目成果在JACS、Small、Soft Matter、Biochem Eng J、J Biotechnol、Catal Sci Technol等国际知名期刊发表48篇SCI论文，SCI他引总次数529次；10篇代表性论文，全部为I、II区高水平论文，影响因子累计53.07，SCI他引223次，被欧洲科学与艺术学院院士Pandey教授、英国科学院院士Mann教授、MIT生物医学工程中心副主任张曙光教授（WilhelmExner奖章唯一华裔获得者）、美国总统绿色化学挑战奖获得者Sheldon教授（Green Chem第一任主编）、中国科学院院士江明教授、中国工程院院士张俐娜教授等在Chem Rev、Chem Soc Rev、JACS、Angew Chem等国际知名刊物进行正面评价。研究成果丰富了蛋白/肽组装聚集的基础理论，促进了相关技术开发应用的步伐。
联系人：	刘涛	成果登记日期：	2017-05-05
联系人email：	liutao_222@tju.edu.cn	单位代码：	91200060
邮政编码222：	300072	联系人电话：	022-27405744
单位传真：	022-27404757	单位通讯地址：	天津市南开区卫津路92号
单位所在省市：		单位电话：	022-27401154;27405564
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2017	知识产权形式：
成果完成人：	齐崴;苏荣欣;何志敏;王梦凡;黄仁亮;王跃飞;梁淼	资源采集日期：	2018-03-05

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