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基于阴离子与手性调控的短肽自组装与酶催化研究

Authors
  • 欣, 李
Publication Date
May 22, 2023
Source
Institutional Repository of Institute of Process Engineering, CAS (IPE-IR)
Keywords
License
Unknown
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Abstract

<div><span style="font-family:Times New Roman,Times,serif"><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">肽与蛋白分子的自组装广泛存在于自然界各种生命过程中,无序的分子自组</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">装形成有序的纳米结构,不仅为生命体的功能实现提供物质保障,还可能成为引</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">发许多疾病的致病因素。尤其是近年来,在越来越多的研究中认识到淀粉样蛋白</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">组装在神经退行性疾病发展中所起的关键作用,这使得对于自组装过程的研究与</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">调控变得尤为重要。相比于多肽与蛋白分子,短肽(通常氨基酸组成<</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">10</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">)具有</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">分子设计简单、组装灵活可控等特点,因此借助短肽自组装的研究来反映蛋白质</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">的复杂结构和组装策略,为组装行为的调控以及先进功能材料的构建提供思路。</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">本论文基于短肽超分子体系自组装行为、结构与性能的调控规律,研究阴离子与</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">手性对超分子组装与酶催化体系的影响机制,为自然界手性选择、生物催化、疾</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">病形成机理的研究奠定理论基础。具体研究内容分为以下三个部分: </span></span></span></div> <div><span style="font-family:Times New Roman,Times,serif"><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">(</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">1</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">)阴离子调控作用下短肽超分子自组装结构的可逆转化。基于两亲性二</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">肽 </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">9-</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">芴甲氧羰基</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">-</span></span><span style="font-size:9.48pt"><span style="color:#000000">L</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">-</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">酪氨酸</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">-</span></span><span style="font-size:9.48pt"><span style="color:#000000">L</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">-</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">赖氨酸(</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">Fmoc-Y</span></span><sup><span style="font-size:6.48pt"><span style="color:#000000"><em>L</em></span></span></sup><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">K</span></span><sup><span style="font-size:6.48pt"><span style="color:#000000"><em>L</em></span></span></sup><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">)的自组装体系,研究不同类型的阴离子对组装过程中各种驱动力的调控与平衡作用,从而触发Fmoc-Y</span></span><sup><span style="font-size:6.48pt"><span style="color:#000000"><em>L</em></span></span></sup><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">K</span></span><sup><span style="font-size:6.48pt"><span style="color:#000000"><em>L</em></span></span></sup><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">不同</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">的组装路径,形成不同的组装体形貌。通过调控 </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">C </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">末端羧基的质子化和去质子化</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">状态,实现Fmoc-Y</span></span><sup><span style="font-size:6.48pt"><span style="color:#000000"><em>L</em></span></span></sup><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">K</span></span><sup><span style="font-size:6.48pt"><span style="color:#000000"><em>L</em></span></span></sup><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">/SO</span></span><span style="font-size:8.04pt"><span style="color:#000000"><sub>4</sub><sup>2-</sup></span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">体系超分子结构与手性的可逆转换,并揭示 </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">pH </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">开关</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">触发的超分子组装机理。另外该自组装体系发射的圆偏振发光能够触发 </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">2,4-</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">二炔</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">基二十一烷酸的对映选择性聚合反应。本章节研究内容将在超分子自组装体系的</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">精准调控以及手性功能材料的制备方面具有广泛的参考与应用价值。 </span></span></span></div> <div><span style="font-family:Times New Roman,Times,serif"><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">(</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">2</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">)</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">Hofmeister </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">效应介导的短肽超分子水凝胶体系,应用于肿瘤模型的细胞</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">三维(</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">3D</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">)培养。基于 </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">Hofmeister 效应下Fmoc-Y</span></span><sup><span style="font-size:6.48pt"><span style="color:#000000"><em>L</em></span></span></sup><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">K</span></span><sup><span style="font-size:6.48pt"><span style="color:#000000"><em>L</em></span></span></sup><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">超分子水凝胶对阴离子(SO</span></span><span style="font-size:8.04pt"><span style="color:#000000"><sub>4</sub><sup>2-</sup></span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">)</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">的响应规律,通过 </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">3D </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">生物打印制备水凝胶支架。该材料体系具有固化成型迅速</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">(<</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">20 s</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">)、浸泡细胞培养基增韧、细胞相容性高等优势,在 </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">3D </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">培养过程中能够</span></span></span><span style="font-family:Times New Roman,Times,serif"><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">维持细胞的生长增殖,从而制备毫米级别的肿瘤组织微球。本章节通过研究短肽</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">超分子水凝胶的性能调控策略以及肿瘤模型的体外构建,为组织工程与生物医药</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">领域提供理论依据。 </span></span></span></div> <div><span style="font-family:Times New Roman,Times,serif"><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">(</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">3</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">)分子手性对短肽自组装行为和酶催化动力学的影响机制。手性结构及</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">其调控与生命现象密切相关,本章节通过改变短肽序列与手性,阐明氨基酸手性</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">对超分子组装以及酶与底物亲和作用的影响规律。结果表明底物中任意位置 </span></span><span style="font-size:9.48pt"><span style="color:#000000">D</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">-</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">氨基酸的存在均会对嗜热蛋白酶的催化作用(包括催化水解与缩合反应)产生抵</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">抗,使酶的催化效率由 </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">63.8%</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">~</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">100%</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">降至 </span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">9.6%</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">以下。本章节由分子水平的手性</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">出发,研究短肽的自组装以及酶与底物的结合机制,有助于理解自然界生命过程</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">中的手性选择,对生物催化中的手性依赖以及人体内 </span></span><span style="font-size:9.48pt"><span style="color:#000000">D</span></span><span style="font-size:12pt"><span style="color:#000000">-氨基酸积累有关的疾病形成具有启示作用。 </span></span></span></div>

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