基于新型硼酸亲和材料的糖蛋白分离与检测方法研究
发布时间：2021-09-30 02:54
糖蛋白作为蛋白质翻译后修饰的最重要产物之一,参与了许多复杂的生物过程。研究表明,糖蛋白异常的表达水平与许多疾病的发生密切相关,因此糖蛋白的特定分析对某些疾病的早期诊断和实时监测具有重要意义。然而,复杂生物体系中糖蛋白的低丰度和其他基质的干扰为糖蛋白的研究带来了巨大的挑战。因此,在分析前对糖蛋白进行有效的分离与富集显得至关重要。本论文主要针对糖蛋白的分离与富集展开,制备了两种基于硼酸亲和作用的纳米材料用以高效分离糖蛋白,在此基础上构建了一种分子印迹共振光传感器高灵敏检测糖蛋白。具体内容如下:1.设计合成了一种硼酸亲和的磁性羟基磷灰石用于分离富集糖蛋白。首先,以磁性羟基磷灰石为基底,通过静电相互作用将聚乙烯亚胺包覆在其表面,然后再通过酰胺反应共价接枝苯硼酸。所制备的纳米材料对糖蛋白具有高的结合能力,对卵清蛋白（OVA）、转铁蛋白（TFR）和辣根过氧化物酶（HRP）的吸附量分别为586.43 mg/g、457.57 mg/g和527.57 mg/g。2.制备了一种基于新型Wulff-型硼酸分子组改性的磁性金属有机框架印迹聚合物用于生理条件下特异性识别卵清蛋白。首先以磁性金属有机框架材料为基底...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
凝集素亲和法分离富集糖蛋白/糖肽示意图
湘潭大学硕士学位论文3主要包括以下几步：1）首先利用高碘酸盐等强氧化剂将糖蛋白末端的邻二醇氧化成醛基；2）将氧化得到的醛基与固体基质上的肼基团偶联形成腙键，从而分离富集糖蛋白/糖肽；3）固相基质上糖蛋白/糖肽的释放。目前，已经提出了许多基于肼化学的糖蛋白分离富集方法[26-28]。例如，Che等人设计了基于肼化学的富集法用于分析人血浆外泌体中的N-糖基化蛋白质，结合液相色谱和质谱成功鉴定出131个N-糖基化蛋白质[29]。Zhang课题组合成了一系列肼官能化的磁性纳米粒子用于分离糖蛋白，其中己二酸二酰肼修饰的磁性纳米粒子表现出对牛胎球蛋白优异的富集能力[30]。图1-2肼化学法分离富集糖蛋白/糖肽流程图肼化学法在糖蛋白分离富集中表现出专一性强，富集效率高等优势，但该方法需要对糖蛋白进行氧化处理，会破坏糖蛋白中的糖链，且反应条件不易控制，这不利于实际应用。1.2.3亲水相互作用法众所周知，糖链中富含的羟基具有强极性，可与水形成氢键，这使得糖蛋白/糖肽表现出强亲水性，而某些非糖蛋白因缺乏糖链结构所以具有强疏水性[31-33]。近年来，利用亲疏水性差异，开发了许多基于亲水相互作用的功能材料用于分离富集糖蛋白。例如，Hong等人制备了用于钛（IV）固定的亲水性植酸涂覆的磁性石墨烯材料，来富集糖肽和磷酸肽，结合高效液相色谱和质谱，该材料从200μgHeLa细胞中鉴定出了393个N-糖肽和574个磷酸肽[34]。Chen等成功合成了一种角叉菜胶官能化的亲水性纳米复合材料用于糖肽的富集，并从小鼠肝组织中鉴定出了来自129个糖蛋白的149个糖肽[35]。
湘潭大学硕士学位论文4亲水相互作用法由于具有适用性广、操作简单等优点，而被广泛应用于糖蛋白/糖肽的分离富集。然而，该方法对糖肽具有普遍富集能力，不能区分不同类型的糖肽，因此仍存在一定局限性[36-37]。1.2.4硼酸亲和法硼酸亲和法在糖蛋白分离富集领域一直备受关注，该方法与肼化学法类似都是通过共价键结合糖蛋白/糖肽上的顺式二醇将糖蛋白/糖肽固定在基质上，从而达到分离富集的目的[38-42]。具体机理如图1-3所示，硼酸与顺式二醇的反应是可逆的，在碱性环境下，硼酸基团可与顺式二醇发生酯化反应形成五元或六元环酯，而当环境变成酸性时，硼酸酯发生水解释放出糖蛋白/糖肽[43-46]。近年来，各种基于硼酸亲和作用的新材料被应用于糖蛋白/糖肽的分离富集中。Gu等制备了一种由3-丙烯酰氨基苯基硼酸（PAAPBA）改性的磁性纳米粒子，该粒子对糖蛋白表现出优异的富集性能，在循环使用5次后仍保持了较高的分离效率（~94%）[47]。Wang等人成功将苯并硼恶唑（AOPB）引入到磁性微球表面，合成了具有核-壳结构的磁性功能化材料，这种材料对糖蛋白表现出快的吸附速率（10分钟）和良好的富集能力，并且在大肠杆菌裂解物或胎牛血清中也表现出对糖蛋白的高选择性[48]。图1-3硼酸亲和法分离富集糖蛋白示意图根据硼酸亲合法原理，在碱性环境中硼酸配体对顺式二醇表现出很强的亲和力，在中性条件下亲和力有所下降，然而碱性环境通常不利于生物样品的稳定性，这导致硼酸亲和法在糖蛋白组学的应用仍存在一定的局限性。为解决这一难题，许多科学家提出开发具有低pKa值的硼酸配合物来降低硼酸配体与顺式二醇的结合pH[49-50]。目前，主要有以下三种策略来降低配体的pKa值：1）在配体分子中引入吸电子基团（如磺酰基）[51]；2）在配体分子的邻位?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于肼化学富集法分析人血浆外泌体中的N-糖基化蛋白质[J]. 白海红,王兴河,车津晶. 中国药理学与毒理学杂志. 2019(03)
[2]Advancements in mass spectrometry-based glycoproteomics and glycomics[J]. Haojie Lu,Ying Zhang,Pengyuan Yang. National Science Review. 2016(03)
[3]伴刀豆凝集素修饰磁性纳米粒子富集人血清中糖蛋白及质谱鉴定[J]. 李凤,康经武. 色谱. 2014(04)
[4]基于凝集素-糖蛋白特异结合的特性筛选与鉴定空肠弯曲杆菌NCTC11168株糖蛋白[J]. 白国旺,喻钢,刘先凯,冯尔玲,曾明,王恒樑,朱力. 微生物学报. 2013(05)
本文编号：3414981
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
凝集素亲和法分离富集糖蛋白/糖肽示意图
湘潭大学硕士学位论文3主要包括以下几步：1）首先利用高碘酸盐等强氧化剂将糖蛋白末端的邻二醇氧化成醛基；2）将氧化得到的醛基与固体基质上的肼基团偶联形成腙键，从而分离富集糖蛋白/糖肽；3）固相基质上糖蛋白/糖肽的释放。目前，已经提出了许多基于肼化学的糖蛋白分离富集方法[26-28]。例如，Che等人设计了基于肼化学的富集法用于分析人血浆外泌体中的N-糖基化蛋白质，结合液相色谱和质谱成功鉴定出131个N-糖基化蛋白质[29]。Zhang课题组合成了一系列肼官能化的磁性纳米粒子用于分离糖蛋白，其中己二酸二酰肼修饰的磁性纳米粒子表现出对牛胎球蛋白优异的富集能力[30]。图1-2肼化学法分离富集糖蛋白/糖肽流程图肼化学法在糖蛋白分离富集中表现出专一性强，富集效率高等优势，但该方法需要对糖蛋白进行氧化处理，会破坏糖蛋白中的糖链，且反应条件不易控制，这不利于实际应用。1.2.3亲水相互作用法众所周知，糖链中富含的羟基具有强极性，可与水形成氢键，这使得糖蛋白/糖肽表现出强亲水性，而某些非糖蛋白因缺乏糖链结构所以具有强疏水性[31-33]。近年来，利用亲疏水性差异，开发了许多基于亲水相互作用的功能材料用于分离富集糖蛋白。例如，Hong等人制备了用于钛（IV）固定的亲水性植酸涂覆的磁性石墨烯材料，来富集糖肽和磷酸肽，结合高效液相色谱和质谱，该材料从200μgHeLa细胞中鉴定出了393个N-糖肽和574个磷酸肽[34]。Chen等成功合成了一种角叉菜胶官能化的亲水性纳米复合材料用于糖肽的富集，并从小鼠肝组织中鉴定出了来自129个糖蛋白的149个糖肽[35]。
湘潭大学硕士学位论文4亲水相互作用法由于具有适用性广、操作简单等优点，而被广泛应用于糖蛋白/糖肽的分离富集。然而，该方法对糖肽具有普遍富集能力，不能区分不同类型的糖肽，因此仍存在一定局限性[36-37]。1.2.4硼酸亲和法硼酸亲和法在糖蛋白分离富集领域一直备受关注，该方法与肼化学法类似都是通过共价键结合糖蛋白/糖肽上的顺式二醇将糖蛋白/糖肽固定在基质上，从而达到分离富集的目的[38-42]。具体机理如图1-3所示，硼酸与顺式二醇的反应是可逆的，在碱性环境下，硼酸基团可与顺式二醇发生酯化反应形成五元或六元环酯，而当环境变成酸性时，硼酸酯发生水解释放出糖蛋白/糖肽[43-46]。近年来，各种基于硼酸亲和作用的新材料被应用于糖蛋白/糖肽的分离富集中。Gu等制备了一种由3-丙烯酰氨基苯基硼酸（PAAPBA）改性的磁性纳米粒子，该粒子对糖蛋白表现出优异的富集性能，在循环使用5次后仍保持了较高的分离效率（~94%）[47]。Wang等人成功将苯并硼恶唑（AOPB）引入到磁性微球表面，合成了具有核-壳结构的磁性功能化材料，这种材料对糖蛋白表现出快的吸附速率（10分钟）和良好的富集能力，并且在大肠杆菌裂解物或胎牛血清中也表现出对糖蛋白的高选择性[48]。图1-3硼酸亲和法分离富集糖蛋白示意图根据硼酸亲合法原理，在碱性环境中硼酸配体对顺式二醇表现出很强的亲和力，在中性条件下亲和力有所下降，然而碱性环境通常不利于生物样品的稳定性，这导致硼酸亲和法在糖蛋白组学的应用仍存在一定的局限性。为解决这一难题，许多科学家提出开发具有低pKa值的硼酸配合物来降低硼酸配体与顺式二醇的结合pH[49-50]。目前，主要有以下三种策略来降低配体的pKa值：1）在配体分子中引入吸电子基团（如磺酰基）[51]；2）在配体分子的邻位?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于肼化学富集法分析人血浆外泌体中的N-糖基化蛋白质[J]. 白海红,王兴河,车津晶. 中国药理学与毒理学杂志. 2019(03)
[2]Advancements in mass spectrometry-based glycoproteomics and glycomics[J]. Haojie Lu,Ying Zhang,Pengyuan Yang. National Science Review. 2016(03)
[3]伴刀豆凝集素修饰磁性纳米粒子富集人血清中糖蛋白及质谱鉴定[J]. 李凤,康经武. 色谱. 2014(04)
[4]基于凝集素-糖蛋白特异结合的特性筛选与鉴定空肠弯曲杆菌NCTC11168株糖蛋白[J]. 白国旺,喻钢,刘先凯,冯尔玲,曾明,王恒樑,朱力. 微生物学报. 2013(05)
本文编号：3414981
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