圣彼得堡国立信息技术机械与光学(ITMO)大学和希伯来大学的化学家们找到了一种办法,使化学变性后的蛋白质重新恢复蛋白质结构。作者强调了该方法的通用性,它不仅适用于特定分子还适合多蛋白系统,在此以前没有人成功复原过复合酶。这项技术可简化用于阿尔茨海默症和帕金森治疗药物的生产步骤,降低生产成本。
蛋白质,特别是担当化学反应催化剂的酶类,是制药和食品工业的基石。然而,在合成过程中受强酸、碱或加热影响,80%产物发生损耗,失去天然构型和化学活性,即蛋白质变性。因此,工业界一直在寻求使蛋白质结构和功能复原的通用方法,来降低成本和提高效率。另一个问题是,对混合型复合蛋白的复原来说,如果对其各组分分别复性,则会花费大量的时间和金钱成本。
如今,俄罗斯化学家联合国外伙伴,提出了这些问题的解决方案,他们开发了一种新工艺技术,使变性后的蛋白质返回原来的形式。
在这项新研究中,科学家们用强碱解开了碳酸酐酶、磷酸酶和过氧化物酶的分子结构。将这些蛋白质与氧化铝纳米颗粒混合。由于静电相互作用,吸附了纳米颗粒的酶,通过物理键组合为超分子化合物。
被纳米粒子外壳保护着的蛋白质分子不受聚集作用影响,可轻而易举地从攻击性介质中提取出来。再将变性底物洗去,酶自然而然就恢复了天然结构。
“持续暴露于变性剂中,再加上卷曲大分子的聚集倾向是蛋白质回收的主要两个障碍。去除这些因素,就能恢复目标蛋白质的构型。”ITMO大学国际实验室研二学生Katerina Volodina说道。
改变pH值,通过物理键结合的纳米粒子和蛋白质被分离开来,实验中所使用的物质可被回收利用。
本文作者们还将这种工艺用于两种混合酶(碳酸酐酶和磷酸酶)的复性,令人意想不到的是,超过50%的反应底物重新获得天然构型。“混合蛋白的复性是一项从未被做过的挑战。我和我的同事们相信,该方法的进一步探索对制药工业来说非常有意义。从理论上讲,我们的方法可简化活性蛋白质药剂的生产,降低成本,”Katerina Volodina说。
除了高通用性和有效性,这项新技术不仅成本低廉,而且反应迅速,节省时间。科学家们还将继续优化,新目标是复原混合蛋白质复合体。
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原文标题
Alumina nanoparticle-assisted enzyme refolding: A versatile methodology for proteins renaturation