pH调控的含糖聚合物与蛋白质的相互作用

doi:10.7503/cjcu20150350

高等学校化学学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (12): 2604.doi: 10.7503/cjcu20150350

pH调控的含糖聚合物与蛋白质的相互作用

宋镕光^1,², 周奕含³, 李帆², 王海燕⁴, 石彤非²(), 张国¹()

1. 吉林大学材料科学与工程学院, 长春 130023
2. 中国科学院长春应用化学研究所, 高分子物理与化学国家重点实验室, 长春 130022
3. 中国科学院长春应用化学研究所,国家电化学和光谱研究分析中心, 长春 130022
4. 山东协和学院, 济南 250000

收稿日期:2015-04-30 出版日期:2015-12-10 发布日期:2015-11-17
作者简介:联系人简介: 张国, 男, 教授, 主要从事遇水膨胀及半导电高分子智能材料研究. E-mail:guozhang@jlu.edu.cn;石彤非, 男, 博士, 研究员, 主要从事合成高分子与生物大分子相行为及相转变研究. E-mail:tfshi@ciac.ac.cn
基金资助:
国家重点基础研究发展规划项目(批准号: 2009CB930100)和国家自然科学海外及港澳学者合作研究基金(批准号: 51028301)资助

pH-Dependent Specific Protein Recognition Ability of Glycopolymers^†

SONG Rongguang^1,², ZHOU Yihan³, LI Fan², WANG Haiyan⁴, SHI Tongfei^2,^*(), ZHANG Guo^1,^*()

1. Institute of Materials Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130023, China
2. State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry,3. National Analytical Research Center of Electrochemistry and Spectroscopy,Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022, China
4. Shandong Xiehe University, Jinan 250000, China

Received:2015-04-30 Online:2015-12-10 Published:2015-11-17
Contact: SHI Tongfei,ZHANG Guo E-mail:tfshi@ciac.ac.cn;guozhang@jlu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Basic Research Program of China(No.2009CB930100) and the National Natural Science Overseas and Hong Kong and Macao Scholars Cooperation Research Fund, China(No.51028301).

摘要/Abstract

摘要：

采用连续投料法合成了两嵌段含糖聚合物——聚甲基丙烯酸葡萄糖氨基乙基酯-b-聚甲基丙烯酸-2-二甲氨基乙酯-co-甲基丙烯酸-2-二乙氨基乙酯(PGAMA-b-PDMAEMA-co-DEAEMA, PGME), 并用核磁共振谱(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)确认了含糖聚合物PGME的化学组成及分子量. 采用浊度法研究了含糖聚合物PGME与蛋白质的相互作用情况, 通过改变环境pH值调控PGME对蛋白质的相互作用: 当pH=8.3时, PGME只能与刀豆球蛋白A(Con A)结合, 表现出PGME与Con A特异性结合的行为; 而当pH=7.3时, PGME表现出与蛋白质的非特异性结合, 说明通过改变环境pH值可调控PGME对蛋白质的相互作用. 用动态光散射和原子力显微镜(AFM)表征了PGME水溶液聚集体.

关键词: 含糖聚合物, pH响应性, 蛋白质, 聚电解质

Abstract:

A new di-block glycopolymer, poly(gluconamidoethylmethacrylate)-b-poly[2-(diethylamino)ethyl methacrylate]-co-poly[2-(dimethylamino)ethyl methacrylate][PGAMA-b-P(DMAEMA-co-DEAEMA), PGME] was synthesized. The chemical composition and the molecular weight of the glycopolymer were characterized by nuclear magnetic resonance(¹H NMR) and gel permeation chromatography(GPC). The interactions of PGME and proteins were investigated by monitoring the turbidity value of the mixture solutions. PGME showed the specific biomolecular recognition ability with Concanavalin A compared with bovine serum albumin(BSA) at pH=8.3. When the environmental pH value changed to 7.3, the ability of PGME specific biomolecular recognition was suppressed and PGME exhibited the behavior of non-specific binding with bovine serum albumin and Concanavalin A. Dynamic light scattering and atomic force microscopy(AFM) tests were performed to investigate the properties of the PGME-protein complex aggregations, it would be a promising to design pH-sensitive drug delivery system of saccharides.

Key words: Glycopolymer, pH-responsibility, Protein, Polyelectrolyte

中图分类号:

O632

TrendMD:

宋镕光, 周奕含, 李帆, 王海燕, 石彤非, 张国. pH调控的含糖聚合物与蛋白质的相互作用. 高等学校化学学报, 2015, 36(12): 2604.

SONG Rongguang, ZHOU Yihan, LI Fan, WANG Haiyan, SHI Tongfei, ZHANG Guo. pH-Dependent Specific Protein Recognition Ability of Glycopolymers^†. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(12): 2604.

图/表 11

Scheme 1 Synthesis of PGME

Fig.1 1H NMR spectrum of PGME

Fig.2 GPC trace of PGME

Fig.3 Interactions of BSA and Con A with PGME at pH=8.3 in 0.02 mol/L PBS

Fig.4 Interactions of BSA and Con A with PGME at pH=7.3 in 0.02 mol/L PBS

Fig.5 Interactions of BSA with PGME in 0.02 mol/L PBS with various pH

Fig.6 Interactions of BSA with PGME while pH cycled in 7.0 and 8.0 in 0.02 mol/L PBS

Fig.7 Typical hydrodynamic diameter distributions[f(Rh)], obtained at 25 ℃ for aqueous solution of Con A and PGME with pH=8.3 BSA; Con A; BSA-glycopolymer; Con A-glycopolymer.

Fig.8 Typical hydrodynamic diameter distributions[f(Rh)], obtained at 25 ℃ for aqueous solution of Con A and PGME with pH=7.3 BSA; Con A; BSA-glycopolymer; Con A-glycopolymer.

Fig.9 AFM images of PGME-BSA aggregations at pH=7.3(A) and PGME-Con A aggregations at pH=8.3(B)

Fig.10 Fluorescence emission spectra of Con A in the presence of different concentrations of PGME at pH=8.0 Concentration of glycopolymer(mg/mL): 0.01; 0.02; 0.05; 0.1; 0.5.

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