基于快速微通道流动电势监测的高通量蛋白质-蛋白质相互作用筛选新技术

蛋白质之间的相互作用是蛋白质组学的重要内容，由于蛋白质相互作用网络的复杂性，迫切需要建立高通量研究蛋白质相互作用的新技术。本项目拟将快速微流控流动电势测量技术用于蛋白质-蛋白质相互作用研究，建立一种速度快、设备简单的多通道生物分子相互作用分析新方法。该方法利用蛋白质之间发生相互作用时引起的微通道表面电荷状态变化来反映蛋白质相互作用过程，获得结合常数、结合速率、结合反应自由能等参数。其基本思路是将"诱导"蛋白固定在微通道内表面，然后让待测蛋白溶液流过微通道并监测流动电势，根据流动电势变化来获取两种蛋白质之间的相互作用信息。本项目将以血液中与凝血有关的蛋白为对象，系统考察方法的适用性以及实验条件对结果的影响，并将其应用范围扩展到蛋白质-药物、蛋白质-核酸的相互作用研究中。

开发新型的蛋白质相互作用研究技术对确定蛋白质的功能有重要意义，本项目尝试将微流控流动电势测量技术用于蛋白质相互作用研究，建立一种简单快速的生物分子相互作用分析新方法。项目的研究内容包括微通道表面蛋白质固定技术的优化和基于流动电势的蛋白质相互作用研究技术的建立。取得研究成果有：1）基于快速流动电势测量优化了聚电解质自组装条件，证明蛋白质、DNA、血清、大肠杆菌等均可稳定地吸附在聚乙烯亚胺（PEI）自组装层表面，用于蛋白质相互作用分析；2）利用流动电势法证明了氧化石墨烯（GO）可牢固吸附在PEI层上，考察了GO与溶菌酶（LYZ）的相互作用；3）确认了利用空白和PEI涂层毛细管中蛋白质的顺序吸附来判断蛋白质之间相互作用的可能性，证明采用合适的涂层可以省去蛋白质的化学键合固定；4）将流动电势测量技术用于小分子与蛋白质相互作用结合常数的测定；5）验证了利用蛋白质顺序吸附产生的流动电势变化来计算表观结合速率和解离速率的可行性；6）将流动电势测量技术用于各类微通道表面改性的表征，为特定功能改性层的构建提供了指导。这些结果证明微通道流动电势测量技术完全可用于蛋白质相互作用研究，且具有设备简单、试样消耗少等优点。