美國加利福尼亞大學伯克利分校材料科學與工程系和化學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，而在細胞外很難保持穩(wěn)定。徐婷教授研究團隊開發(fā)出一種新材料，能夠裹住某些蛋白質(zhì)，使其在細胞外環(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武器中的毒性有機磷。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，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“項鏈”的柔性材料，由4種單體官能團組成。這些官能團分別可與目標蛋白質(zhì)表面親水或疏水的化學鍵發(fā)生相互作用，保持水溶性蛋白質(zhì)在有機溶液中的活性，讓蛋白質(zhì)在細胞外發(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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