氢交换和液质联用研究助溶剂影响蛋白质动态折叠及聚集机理

摘要：将微观肽段的折叠与自由能变化相联系可深刻阐述蛋白质体外折叠机理，氢/氘互换与液质联用技术相结合能直接监测蛋白质构象动态变化及伴随的能量变化。项目以重要基因工程蛋白质复合干扰素（rIFN-con1）及非糖基化促红细胞生成素(rng-EPO)变性蛋白质为模型，通过色谱柱进行氢氘互换、酶切、高效液相色谱分离以及质谱联用,建立快速、高通量、自动化的蛋白质动态折叠研究方法。深入研究渗透质类、抑制沉淀类、高分子类等几种重要助溶剂对蛋白质折叠过程中构象变化及聚集体形成、对重要肽段折叠和折叠能垒的影响，结合动力学和热力学深刻阐述不同溶液微环境对蛋白质折叠的作用机理，为蛋白质复性过程的条件优化控制以及开发新的高效复性方法提供指导和理论依据。

研究蛋白质的复性过程可以理解蛋白质的折叠机理，有助于寻找提高复性收率的方法。本项目搭建了氢氘交换及液质联用装置已研究蛋白的动态折叠过程及聚集机理。以重组人非糖基化促红细胞生成素（ngrh-EPO）及粒细胞集落刺激因子（G-CSF）为模型蛋白，采用氢/氘交换和液质联用，并结合圆二色、荧光、反相高效液相等手段，研究两种蛋白质的动态折叠过程，对其折叠动力学热力学进行研究。通过添加精氨酸、PEG等小分子助溶剂对折叠进程及聚集体的生成的影响，揭示其作用机理。通过对ngrh-EPO复性过程添加精氨酸，发现虽然精氨酸能减缓蛋白的折叠进程，但不影响折叠终点各组分的含量。精氨酸浓度越大，相同蛋白浓度下复性液的浊度就越小，高浓度的精氨酸更有利于抑制复性过程中不溶性聚集体的形成。对比GCSF折叠前后的氢氘交换质量数变化，以及添加精氨酸复性后氘代程度和酶切片段的分析，确定了折叠相关的6个关键肽段，精氨酸对不同肽段折叠速率的影响各不相同，从而在肽段水平揭示了精氨酸辅助蛋白质的折叠机理。该项目共发表学术期刊7篇，其中6篇为SCI收录，参加国际会议3次，并作口头报告1次。培养博士生4名，硕士研究生1名，其中2名博士1名硕士研究生已毕业。