[实用新型]一种基于一维碳纳米材料的亲和性分离透射电镜支持膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于蛋白质分离领域的具有亲和性分离功能的透射电镜支持膜

背景技术

人类基因组测序的完成并不足以使人们解释及推测细胞的各种生命现象，细胞的活性及功能是蛋白质之间的相互作用完成的。蛋白质之间通过相互作用形成蛋白质复合物，从而决定生物体的复杂功能。从分子水平揭示蛋白质复合物的三维结构是蛋白质相互作用研究中的核心方向，这对于理解生物调控机制等生命活动规律至关重要，为探讨重大疾病的机制、疾病治疗、疾病预防和新药开发提供了重要的理论基础。[1]

然而，当今蛋白质复合物结构的研究在很大程度上取决于其技术方法水平的高低。人体内的蛋白质有10万种以上，而蛋白质之间通过相互作用而形成的复合物则有上千万种之多。目前，世界上对于蛋白质复合物的结构研究工作刚刚起步，绝大多数蛋白质复合物的结构并没有获得解析。其主要原因为大多数蛋白质复合物不稳定，在分离过程中容易分解。

当前的主要的蛋白质纯化方法为色谱法和亲和性分离，其中色谱法使用柱层析进行分离，耗时长[3]；而使用亲和性分离法，如链酶亲和素-生物素，NTA-6His相互作用，需要较为强烈的洗脱条件，大多数蛋白质之间的相互作用为瞬时作用，其作用力较为薄弱因而蛋白质复合物不稳定，随时间和环境的变化而发生解离，导致获得高纯度的目标蛋白质复合物成为一个难题，这已经成为阻碍该领域发展的一个瓶颈。如何克服该瓶颈，开发出快速纯化蛋白质的方法以用于结构表征，是目前该领域方法学研究中的一个新问题。

透射电镜单粒子分析是解决蛋白质复合物三维结构的一种有效手段，该方法是将蛋白质在各个角度的二维图像通过三维重建的方法还原为三维结构。这种方法过程简单，不需要像X射线衍射分析法(XRD)那样需要结晶过程；该方法也不像NMR一样，需要大量的蛋白质样品(毫克级)。因此该方法是一种可以解决蛋白质复合物三维结构的有效方法。

2010年，刘遵峰等提出使用链酶亲和素修饰石墨烯，可用作生物素标记的蛋白质的快速分离，不需要经过淋洗等步骤，便可将其应用于透射电镜单粒子分析。[4]然而，该方法存在很大的缺陷，就是石墨烯具有很强的吸附能力，用作蛋白质分离时，石墨烯表面对杂质蛋白的非专一性吸附能力很强，因此纯化的纯度不能够保证。对石墨烯表面使用聚乙二醇等高分子进行处理，用以减少非专一性吸附，又会增加石墨烯的尺寸，影响电子透射率，从而影响蛋白质结构分析的精度。这成为该方法进一步应用的瓶颈。目前，急需一种既能达到快速蛋白质分离、可应用于结构分析、并能解决杂质非专一性吸附的方案。

参考文献

1.Phizicky，E.M.；Fields，S.Protein-Protein Interactions-Methods for Detection and Analysis.Microbiological Reviews 1995，59(1)，94-123.

2.Mastrobattista，E.；van der Aa，M.A.E.M.；Hennink，W.E.；Crommelin，D.J.A.Artificial viruses：a nanotechnological approach to gene delivery.Nature Reviews Drug Discovery 2006，5(2)，115-121.