600兆核磁共振超低温探头应用新突破

　　蛋白质与材料的微观相互作用是生物化工过程包括药物层析纯化、药物包埋、生物传感材料等领域普遍涉及的关键问题和研究瓶颈。针对这一瓶颈，过程工程所分析测试中心生化分中心仪器管理团队基于600兆核磁共振谱仪，利用超高灵敏超低温探头建立了蛋白质-材料结合作用精准检测平台，并取得一系列新突破。 

　　利用该检测平台，我们首次实现了对微球材料表面蛋白去折叠程度的评价以及结合位点的捕获。针对蛋白质层析纯化过程，以氢氘交换二维TOCSY核磁共振技术为核心，我们首先研究了微球表面配基密度作用的蛋白质吸附载量和结构去折叠情况，发现蛋白大分子去折叠程度及结合位点原子信息与配基密度呈高度的相关性（SOFT MATTER, 2012, 8：23,6248-6255）。在上述研究基础上，我们继而建立了孔道内评价蛋白核磁共振指纹图谱的方法学，进一步突破纳米孔道内无法观测蛋白结构的仪器表征瓶颈，从残基水平上深入研究了微球孔结构（孔道大小、孔道表面亲疏水性、荷电性）介导的蛋白质（溶菌酶）去折叠机理，在此基础上获得超大孔微球孔道、配基密度和类型的调控规律，发现超大尺寸孔道能够有效减少配基与蛋白相互作用面积，从而减少其对蛋白的去折叠和失活程度（J. Mater. Chem. B，2:13, 1770 - 1778, 2014）。最近，我们创新性的设计了不同蛋白指纹图谱的评价方法学，进一步开展蛋白结构柔性对离子交换过程中层析保留行为的影响研究，发现蛋白柔性越大（压缩因子越大）蛋白去折叠程度越强、保留时间越长的规律，为层析过程中蛋白分离结果的预测提供了理论依据。 

　　该研究成果发表于Journal of Chromatography A,1438,65–75, 2016，该期刊是国际色谱（层析）顶级期刊，上述工作获得国家自然科学国际合作基金(No.20820102036)、青年基金（No.21106161）、重点项目基金(No. 21336010)的资助。 

　　图1  基于氢氘交换TOCSY技术的蛋白质-材料结合作用精准检测平台 

　　图2  核磁共振技术预测的不同柔性蛋白在琼脂糖介质界面上的微观吸附过程 

　　(分析测试中心)