具有多元化生物功能的聚肽在胞内的高效聚合及原位组装

发布时间：2019-08-17 17:17

【摘要】：在疾病的治疗和检测中,利用带有生物功能的小分子构建细胞或体内的人工纳米结构是增强活性组分生物利用度的一种高效方法。酶作为生物体系中普遍存在且基础的催化剂,在人体活动中扮演着重要的角色,并且在一定区域内,被广泛应用于参与自组装过程调解药物的释放、生物成像、组织工程等。当然,在活体内构建纳米组装体过程中,酶可以作为有效的诱发因素,推动分子从单体到组装体平衡状态的转变。和天然蛋白质相比,聚肽在某种程度上是生物相容性良好的材料,被广泛应用于活体。弹性蛋白的活性单元可以聚合成具有良好延展性能的类弹性蛋白多肽(ELPs),并且在温度改变的条件下会经历熵驱动的链塌缩过程。随着塌缩过程中疏水作用的增强,聚合物链不可避免的自发缠绕并形成有序的结构。本文首次提出了细胞内酶催化的聚合方法用于高效的合成聚肽,并且活体内原位构建具有多元化生物功能的结构可控且热敏感的纳米组装体。谷氨酰胺转移酶(TGase)作为一种交联蛋白,可以催化肽键中谷氨酰残基的γ-羧酰胺基和伯胺之间的酰胺基转移反应,使氨基酸发生交联,并对蛋白质水解展现出高度的抵抗性。我们通过控制ELPs的相转变温度和拓扑结构设计多肽单体分子。单体组成包括1)功能分子;2)聚合活性区域(H/H,Q/K,QK/QK);3)弹性蛋白重复单元(AVHPGVGP,HHPGVG,HDPGVG,HPGVGH,RLGVGFP,RLGVGLP,RLGVGDP,VHPGVG,APGVG,VPHVG 和 APGVG)。聚合反应通过 TGase 催化,使聚合活性区域K、Q之间形成异构肽键。编码弹性蛋白为基础的重复单元序列调节聚肽的最高临界溶解温度(UCST)和最低临界溶解温度(LCST),进一步分析得到聚肽的相转变温度、聚合度和自组装特性。聚合活性区域控制组装体的拓扑结构。最重要的是,单体进入细胞后,ELPs的动态聚合过程和同步的原位组装行为是分开观察到的,聚合化是慢慢的链生长过程,而自组装是温度依赖的快速过程。最后,收集不同拓扑结构的聚肽用于进一步生物功能的评估。线性自组装的ELPs能显著增强胞内的滞留和积累效应,可以用于高效的生物成像。值得强调的是,具有三维拓扑组装结构和温敏体相塌缩特性的ELPs具有显著的促进细胞凋亡的能力,为癌症治疗提供了新策略。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O636

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