大連化物所發布質譜實驗手冊 表征蛋白質—納米材料界面相互作用
【化工儀器網 項目成果】日前，大連化物所生物技術研究部生物分子結構表征新方法研究組王方軍研究員團隊在《自然—實驗手冊》(Nature Protocols)上發布表征蛋白質—納米材料界面相互作用精細結構的賴氨酸反應性分析—質譜(LRP-MS)實驗手冊，介紹LRP-MS應用于蛋白質—微/納米材料的界面相互作用分子機制解析方面的研究進展。
隨著微納技術的發展，微/納米材料在生命科學、醫藥健康、生物催化等領域廣泛應用。在醫療方面，納米技術在疾病的診斷、治療、檢測等方面應用日益增加，目前已經發展出添加到醫療器械中的游離態納米材料，利用納米材料特性增加生物學活性或者預防感染的固化納米材料以及利用納米技術設計制備成納米結構的醫療器械等。
納米材料的特殊結構可突破傳統的吸收途徑和吸收方式，因此其在理化性質、藥理學、毒理學、代謝動力學等方面可能表現出新的特性。同時，納米材料功能各異、性狀多樣且種類繁多，不同的納米材料與生命體系相互作用，會產生生物學效應及健康效應。因此納米材料的安全性一直受到重視。而研究蛋白質與材料之間的界面相互作用分子機制對于生物醫用材料的安全性評價、納米藥物的毒性評估和理性設計、生物—無機功能雜合體的改性和催化活性提升等具有重要意義。
賴氨酸殘基通常定位于親水性蛋白質表面，其側鏈伯氨基的化學標記反應性取決于其溶劑可及性和微環境非共價相互作用。當蛋白質表面與微/納米材料結合時，結合界面上賴氨酸的溶劑可及性和反應性都隨之降低。因此，王方軍等人提出了賴氨酸的反應性變化是探測蛋白質—微/納米材料復合體中蛋白質定位方向、相互作用序列區域、關鍵結合位點、材料結合引起蛋白質結構變化的有效指標。
研究團隊發展了在蛋白質—微/納米材料復合體活性和變性條件下的兩步同位素二甲基化標記的標準化策略，結合質譜定量分析實現蛋白質上賴氨酸反應性的全面分析，最后，通過材料結合前后賴氨酸標記反應性的顯著性差異確定蛋白質—材料的界面序列區域和關鍵位點。
據了解，該團隊長期從事生物大分子結構質譜儀器和創新方法研究，所發展的LRP-MS策略近年來已成功應用于蛋白質—蛋白質、蛋白質—小分子、蛋白質—微/納米材料的界面相互作用分子機制解析，取得了系列研究進展。
編輯點評：應用納米材料的醫療器械目前已經應用于臨床中，我國也高度重視納米醫療器械的監管。當前，國際學術界關于納米材料的安全性評價研究處于快速發展中，但仍有許多問題尚未解決。我國研究團隊在表征蛋白質—納米材料界面相互作用精細結構方面取得進展，將推動納米材料的安全性評價研究，為納米材料在醫療領域更廣泛的應用提供技術支持。
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