不同拓扑结构类弹性蛋白多肽相变特性及机理研究

作     者：张丹丹 

作者单位：华侨大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张光亚

授予年度：2017年

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：类弹性蛋白多肽 SpyTag/SpyCatcher Foldon Hofmeister离子序 相变温度 

摘      要：类弹性蛋白多肽(Elastin-like polypeptides,简称:ELPs)是一种具有弹性功能且对环境温度敏感的生物大分子。将ELP40分别与SpyTag/SpyCatcher和Foldon进行融合,成功构建了不同拓扑结构的ELPs。这些拓扑结构各异的ELPs极大丰富了传统线性ELPs的结构形式,在拓展其应用领域方面具有重要意义。首先,通过SpyTag/SpyCatcher构建了不同拓扑结构的ELP40,考察了盐的类型及浓度对其相变特性的影响,并与线性ELPs进行比较。结果表明,不同盐浓度和类型下,不同拓扑结构ELP40的相变温度比相同重复数的线性ELPs平均高1-10.9℃。其中,共价三臂星型ELP40在0.05 mol/LNa2CO3溶液中与线性ELP120相差最大,达到11.5℃。同时,随着盐浓度的逐渐增加,相变温度均呈线性递减。然而,SpyCatcher-ELP40只有在高浓度(≥0.5 mol/L)Na2CO3溶液中才发生相变,且相变温度骤降为7.3℃,这一现象不符合Hofmeister离子序。其可能的原因与ELPs所融合的SpyCatcher分子表面分布了大量带电荷的氨基酸有关,并探讨了其作用机制。其次,将Foldon分别与SpyCatcher-ELP40和ELP40进行融合,构建了拓扑结构为非共价三臂星型的three-armed star C-E-F和three-armed star E-F,考察了不同盐浓度和类型对其相变特性的影响,并与不同拓扑结构的ELPs进行比较。研究结果发现:融合Foldon的ELP40的相变温度降低;而融合Foldon的SpyCatcher-ELP40的相变温度先升高后降低。同时,Na2CO3浓度在0.7 mol/L及以上时,three-armed star C-E-F才会在低温下有相变现象的发生;Foldon的加入会使three-armed star C-E-F的相变温度在Na2CO3更高浓度才会出现,这主要与Foldon和SpyCatcher的可及表面电荷数有关。最后,通过SpyTag/SpyCatcher将ELP40设计成蝌蚪型结构,表达和ITC纯化后获得的tadpole-like ELP40在TEV蛋白酶切位点经TEV蛋白酶酶切,再通过SDS-PAGE和MOTIF/TOF质谱分析来验证蝌蚪型结构的成功形成。研究不同盐类型、浓度对tadpole-like ELP40相变特性的影响,并将其与不同拓扑结构的ELPs进行比较,结果发现tadpole-like ELP40的相变温度比相应ELP80高。探究了Hofmeister离子序中的阴离子和阳离子对tadpole-like ELP40相变温度的影响,结果表明阴离子对tadpole-like ELP40相变温度的影响符合Hofmeister离子序,而阳离子发生了逆Hofmeister离子序现象。另外,在不同盐溶液中对tadpole-like ELP40的粒径进行分析,平均粒径在0.6μm-2μm之间,处于微米级别,在应用方面具有重要意义。