美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校材料科學(xué)與工程系和化學(xué)系徐婷教授課題組的最新研究成果以“Random heteropolymers preserve protein function in foreign environments” 為題發(fā)表于2018年3月16日的《Science》上。徐婷教授為通訊作者。
蛋白質(zhì)的“工作環(huán)境”很講究，只有在特定條件下才能折疊成特定結(jié)構(gòu)并發(fā)揮作用，而在細(xì)胞外很難保持穩(wěn)定。徐婷教授研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新材料，能夠裹住某些蛋白質(zhì)，使其在細(xì)胞外環(huán)境保持活性。通過分子模擬表明，這種新型高分子材料可與多種蛋白質(zhì)的表面發(fā)生作用，讓有機(jī)溶液中的蛋白質(zhì)能夠正確折疊。
研究人員將這種材料與一種叫作“有機(jī)磷水解酶”的蛋白結(jié)合起來，并制成纖維墊，用來降解殺蟲劑和化學(xué)武器中的毒性有機(jī)磷。結(jié)果表明，浸泡在殺蟲劑的纖維墊，數(shù)分鐘之內(nèi)降解的有毒物質(zhì)約為纖維墊總重量的十分之一。另外，這種材料還可用來與其他蛋白酶結(jié)合，相比化學(xué)制劑，蛋白酶去除污染的效率更高，不會造成二次污染，且便攜性強(qiáng)，未來可用于在戰(zhàn)區(qū)消除生化污染。這種材料有望用于高效、綠色地清除化學(xué)污染。
近年來，徐婷教授課題組發(fā)揮自身在高分子材料等領(lǐng)域的研究優(yōu)勢, 針對如何提高蛋白質(zhì)在細(xì)胞外的活性等問題開展深入研究，并在仿生蛋白材料的合成領(lǐng)域取得重大突破。研究表明，這種被稱為“無規(guī)則雜聚合物”的合成高分子材料是一種類似“項(xiàng)鏈”的柔性材料，由4種單體官能團(tuán)組成。這些官能團(tuán)分別可與目標(biāo)蛋白質(zhì)表面親水或疏水的化學(xué)鍵發(fā)生相互作用，保持水溶性蛋白質(zhì)在有機(jī)溶液中的活性，讓蛋白質(zhì)在細(xì)胞外發(fā)生特定的生化反應(yīng)，讓合成材料能夠與蛋白質(zhì)高效結(jié)合。
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