利用含糖小分子的细微结构变化调控蛋白质组装体的结构与形貌

蛋白质是结构复杂的生物大分子，其表面无规分布着多个疏水相互作用、静电相互作用位点，人们很难对其自组装过程进行有效的控制以获得结构精确、形貌规整的组装体，从而限制了蛋白质组装材料在生物医学、传感器件等方面的应用。目前，常用的调控蛋白质表面相互作用的方法是通过重组表达获得氨基酸序列突变的蛋白质，进而实现蛋白质的自组装。但是，重组表达的方法存在过程相对繁琐、蛋白质扩量困难的缺点，且这类蛋白质自身的结构和对称性是所得组装体结构和形貌的重要决定因素，人们很难利用一种蛋白质获得具有不同形貌和结构的组体。

为了解决上述问题，复旦大学高分子科学系的陈国颂-江明课题组提出利用蛋白质自身具有的寡糖结合位点，向天然蛋白质中引入巧妙设计的小分子诱导配体，以此建立和控制蛋白质之间的超分子相互作用，实现天然蛋白质的精确自组装。据此，他们先后获得了蛋白质三维框架结构晶体和具有螺旋结构的蛋白质微米管，相关成果发表在Nature Communications 和Journal of the American Chemical Society 上。

最近，他们发现通过简单地调节小分子结构中糖与罗丹明之间连接基团的长短RnG（n= 1, 2, 3, 4, 5）即可对具有长方体结构蛋白质LecA的精确自组装进行有效地调控，从而简单、方便地制备蛋白质一维纳米线、纳米带、二维晶体片层以及三维片层等蛋白质组装结构。他们通过冷冻透射电镜技术对蛋白质在上述组装体内的排列进行了清晰的表征。为了从理论上对蛋白质自组装的结果进行解释和预测，他们与南京大学物理系的马余强教授研究团队合作，利用全原子模拟和布朗动力学模拟分别从微观和介观层次分析了小分子结构对蛋白质自组装的调控作用，发现理论模拟与实验结果可以很好地吻合。

相关研究成果在最近的Angewandte Chemie International Edition 上正式发表，并被选为Hot Paper和Back Cover。复旦大学高分子科学系的博士生杨光、苏州大学软凝聚态物理及交叉研究中心的丁泓铭博士以及德国海姆霍兹柏林软物质研究所的Zdravko Kochovski博士为共同第一作者，马余强与陈国颂为共同通讯作者。上述研究得到国家自然科学基金委的资助。

该论文作者为：Guang Yang, Hong-ming Ding, Zdravko Kochovski, Rongting Hu, Yan Lu, Yu-qiang Ma, Guosong Chen, Ming Jiang

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Highly Ordered Self-Assembly of Native Proteins into 1D, 2D, and 3D Structures Modulated by the Tether Length of Assembly-Inducing Ligands

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 10691, DOI: 10.1002/anie.201703052

陈国颂教授简介

陈国颂，复旦大学高分子科学系教授，2006年于南开大学取得博士学位，2006-2008年在美国爱荷华州立大学从事博士后研究，2009年1月起就职于复旦大学高分子科学系，2014年晋升为教授，博士生导师。陈国颂的研究方向主要为基于糖－蛋白质相互作用的蛋白质精确自组装，基于糖大分子组装体的免疫学功能以及糖化学反应驱动的大分子自组装等；近五年以通讯作者在J. Am. Chem. Soc.、Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed. 和Adv. Mater. 等国际知名期刊上发表论文近40篇，所发表的文章多次被J. Am. Chem. Soc.等杂志选为封面，发表在ACS Macro Letters上的文章被评为ACS Editors' Choice；曾获得国家自然科学基金委优秀青年基金、中组部万人计划“青年拔尖人才”、上海市教委“曙光学者”等人才项目资助，2017年起被选为英国皇家化学会会士（FRSC），并担任Polymer Chemistry 等杂志的国际顾问编委。

http://www.x-mol.com/university/faculty/45872

马余强教授简介

马余强，1993年获南京大学理学博士学位，1995年被聘为南京大学物理学教授，1997年入选教育部跨世纪优秀人才培养计划，1999年荣获国家杰出青年科学基金，2001年入选教育部长江学者奖励计划特聘教授。马余强主要从事物理学与化学和生命科学交叉的软凝聚态物理领域研究，发表国际知名学术刊物论文两百余篇，包括作为通信联系人身份发表在国际权威综合性刊物如Nature Nanotechnology、Nature Communications、PNAS 以及多次受邀撰写综述性文章，并发表在Chemical Society Reviews、Small、Soft Matter等，曾主持国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金重大研究计划重点项目、教育部跨世纪优秀人才基金、霍英东基金、国家自然科学基金理论物理重要课题、海外杰出青年学者合作基金、科技部重大研究计划多项子课题等国家级项目。

http://www.x-mol.com/university/faculty/45873