蛋白质－蛋白质相互作用的电化学分析

Proteins are involved in almost all life processes and cell activities; however studies have shown that each protein is not independent. They are usually interactive to complete specific biological functions. So the analysis and characterization of protein - protein interaction can reveal many life information, expand biosensing system and develop new methods for biological analysis. On the other hand, a variety of theoretical knowledge and experimental techniques are comprehensively required to study protein - protein interactions due to their extreme complexity. With the interdisciplinary cross and permeation, electroanalytical chemistry has become an important means to study the interaction between protein and biological small molecules, and has unique advantages to study the interaction between proteins. However, such kind of research is still at an early stage. Therefore, by using electroanalytical method, supplemented by surface technology, spectroscopy and other techniques, this project will not only find recognition and binding model of protein - protein interaction, speculate the important site and mechanism of protein interactions and their regulation of in vivo metabolic processes, but also suggest electroanalytical method for the study of protein - protein interaction, through the investigation of the interfacial behavior of certain proteins and their interactions, and the calculation and integration of a variety of important parameters. Moreover, some new biosensing systems and methods for sensor fabrications will be proposed by the implement of this project.

虽然蛋白质参与了几乎所有的生命活动，但研究表明，每个蛋白质并不是独立地、而是通过相互作用来完成特定的生物学功能，对蛋白质－蛋白质相互作用的分析与表征可揭示许多生命活动的信息，拓展生物传感体系，发展新的生物传感方法。另一方面，由于蛋白质-蛋白质相互作用极其复杂，需要综合运用多种理论知识和实验技术，而随着学科间的交叉渗透，电分析化学已成为研究蛋白质及其与生物小分子相互作用的重要手段，并且在蛋白质相互作用的研究方面具有独特的优势，但发展却刚刚起步。因此，本项目将采用电分析化学方法，辅以表面技术、光谱等多种手段，通过考察若干蛋白质的界面行为及其相互作用，整合各种重要参数，提出蛋白质相互作用的识别与结合模型，推测蛋白质相互作用的重要位点、发生机制以及对生物体内代谢过程的调控，建立蛋白质－蛋白质相互作用的电分析化学研究方法，进而提出新的生物传感体系，发展新的生物传感技术与方法。

蛋白质参与了几乎所有的生命活动，但每个蛋白质并不是独立地、而是通过相互作用来完成特定的生物学功能，对蛋白质-蛋白质相互作用的分析与表征可揭示许多生命活动的信息，进而拓展生物传感体系，发展新的生物传感方法，同时，随着学科间的交叉渗透，电分析化学已在蛋白质相互作用的研究方面具有独特的优势，因此，在本项目的支持下，项目负责人及课题组成员重点开展了蛋白质－蛋白质相互作用的电化学分析。具体而言，由于信号转导过程中多数接头蛋白之间的相互作用是通过多肽介导的，而抗体也是利用超变区相对独立的多肽序列直接参与其与目标蛋白质的相互作用，因此，我们以多肽作为研究蛋白质-蛋白质相互作用的切入点，借助多肽丰富的化学多样性，及其能与核酸、生物活性小分子、金属离子、甚至人工制备的纳米材料发生的特异性结合，并以此为基础而将蛋白质、功能膜体、多肽、核酸、小分子活性物质之间的相互作用有序整合，形成适宜于蛋白质发挥其生物学功能、并进而能够对其进行表征的生物传感环境，提出了蛋白质相互作用研究及蛋白质定量与活性分析的一些新技术，建立了一些生理及病理条件下蛋白质定量与活性分析新方法，进而成功实现了基于多肽的多种蛋白质相互作用的电化学分析，并将其应用于生物或临床医学环境下蛋白质相互作用、定量及活性分析研究。在本项目的支持下，相关研究工作顺利开展，并取得了较好的研究成果，五年来共发表标注基金资助的SCI论文93篇，其中一区论文48篇；授权国家发明专利10项；培养博士研究生8名、硕士研究生7名；“蛋白质定量及活性表征的电化学研究”获2014年教育部自然科学二等奖（第一完成人）；“生物分子界面作用过程的机制、调控及生物分析应用研究” 获2016年国家自然科学二等奖（第二完成人）。