限制性骨架多肽分子与小分子物质的超分子作用及其免疫学检测特性的研究

Peptides have the novel features of simple structure, clear composition and self-evolution ability, which make it is very fit for using in immunoassay for detecting small molecules. However, there are several pressing problems that we will face before applying: (i) The affinity of peptides,which derived from the single phage displayed peptide library, is not as good as monoclonal antibody; (ii) the mechanism of supramolecular interaction between peptides and small molecules is not yet clear; (iii) the low-cost and large scale preparation of the purpose peptides is not available. To develop novel peptides with high affinity for small molecules, in this study, we intend to combine phage displayed peptide library with S-S restrict mutant library to construct restrict scaffold peptides. In addition, we are trying to elucidate the structure-activity relationship of the constructed peptides by molecular simulation and biomolecular interaction analysis. Furthermore, to large-scale preparation of target peptides, the genes of coding peptide will be transferred to express vector and express peptide-AP fusion protein. The final goal of this study is to provide the theoretical and methodological support for the peptides applied to immunoassay for small molecules in food.

多肽分子所具有的组成清晰、结构简单以及可自我进化等特点非常适合于作为抗体类似物并应用于小分子物质的免疫学检测领域，该类研究近年已获可喜进展，然而多肽要真正实现抗体的功能并规模化应用，还有几个迫切问题亟需解决：1）多肽分子主要来源于单级噬菌体肽库，所获多肽的亲和力尚不及传统抗体；2）目的多肽与小分子物质之间的超分子识别、作用机制尚不清晰，缺少构效关系的支撑；3）目的多肽的低成本、规模化制备。本研究拟以真菌毒素为研究模型，采用噬菌体展示肽库及S-S限制性突变体二级库技术构建高特异性、高亲和力结合真菌毒素的限制性骨架多肽分子，通过分子动力学模拟、生物分子相互作用分析，探析多肽分子的构效关系，并采用外源基因表达技术将所获多肽分子以融合蛋白的形式进行生物合成，探析多肽分子在不同免疫检测模式下的稳定性及其应用，为多肽分子作为抗体类似物应用于食品中常见小分子化学污染物的免疫学检测提供理论和方法学基础。

针对小分子物质的抗体研究近年来发展迅猛，已经从传统的多克隆抗体、单克隆抗体，发展至以单链抗体、单域重链抗体、抗体片段为代表的基因工程抗体。除此以外，众多学者已经开始着眼于不以免疫球蛋白为主体组成结构的新型抗体研究。多肽分子以其组成清晰、结构简单等特点更是受到研究者的关注，并已取得可喜进展。然而，多肽分子要真正实现抗体的功能并规模化应用，还需解决特异性多肽分子来源受限、制备困难、作用机制不清晰等问题。本研究以食品中常见的真菌毒素为研究对象，采用固相亲和淘选及磁珠液相亲和淘选方式，率先获得可特异性结合真菌毒素玉米赤霉烯酮(Zearalenone, ZEN) 及脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalneol, DON)的多肽分子，所获多肽分子具有与传统的真菌毒素单克隆抗体分子相似的免疫学检测特性，并可应用于真菌毒素的免疫学分析体系。采用ExPASy、Swiss-pdbviewer软件分析了所获多肽分子的理论等电点、热稳定指数、消光系数等性质并进行了二级结构的预测，采用SPR技术分析了多肽分子与对应真菌毒素的生物相互作用及其反应动力学。成功地构建了针对小分子物质的噬菌体随机环S-S七肽库及噬菌体展示二级突变库，构建了多肽-MBP表达载体，并实现了多肽-MBP融合蛋白在原核生物体系的生物合成，为多肽分子作为抗体类似物应用于食品中常见小分子化学污染物的免疫学检测提供了理论及方法学基础。