基于两亲性超分子的共价水凝胶辅助蛋白折叠

doi:10.7503/cjcu20230250

摘要/Abstract

摘要：

采用2-氨基-4-羟基-6甲基嘧啶(MIS)和1,6-己二异氰酸酯(HDI)合成了中间体2-(6-异氰酸酯己基脲)- 6-甲基-4[1H]嘧啶酮(UPy-C₆-NCO), 并引入4-羟基丁基丙烯酸酯(HBA), 合成了一种新型单体2-{6-[3-(6-甲基-4-氧代-1,4-二氢嘧啶-2-基)脲基]己烷氨甲酰氧基}丙烯酸丁酯(UPy-C₆-HBA). 通过紫外光引发自由基聚合，使UPy-C₆-HBA和丙烯酰胺(AM)、 N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(Bis)进行共聚, 制备了具有均匀多孔结构和高度溶胀性的物理化学双交联水凝胶. 将溶菌酶包埋在含UPy-C₆-HBA单体的水凝胶基质中, 通过疏水作用辅助溶菌酶进行体外折叠复性研究. 结果表明, UPy-C₆-HBA含量、凝胶用量、溶菌酶浓度和复性温度对复性效果均有影响. 当环境温度为25 ℃时, 含UPy-C₆-HBA单体15%（质量分数)的水凝胶可以使0.25 mg/mL溶菌酶的复性率提高41%. 研究结果表明, 向凝胶体系中加入UPy-C₆-HBA单体显著提高了溶菌酶的复性率, 对于高浓度变性溶菌酶的复性具有重要意义.

关键词: 2-{6-[3-(6-甲基-4-氧代-1,4-二氢嘧啶-2-基)脲基]己烷氨甲酰氧基}丙烯酸丁酯, 超分子水凝胶, 蛋白质折叠, 溶菌酶

Abstract:

A novel monomeric species， 2-｛6-［3-（6-methyl-4-oxo-1，4-dihydropyrimidin-2-yl）ureido］hexylcarbamoyloxy｝ butyl acrylate（UPy-C₆-HBA）， was synthesized while 4-hydroxybutyl acrylate（HBA） was introduced to the intermediate compound 2-（6-isocyanatohexyl ureido）-6-methyl-4［1H］ pyrimidinone（UPy-C₆-NCO） which was obtained through the reaction of 2-aminomethyl-4-hydroxy-6-methylpyrimidine（MIS） with 1，6-hexane diisocyanate（HDI）. UPy-C₆-HBA together with acrylamide（AM） and N，N'-methylenediacrylamide（Bis） was polymerized by UV-induced free radical polymerization method， yielding physically crosslinked hydrogels that possessed a homogenous porous architecture and pronounced swelling capacity. Lysozyme was incorporated within the hydrogel matrix containing UPy-C₆-HBA monomer which in vitro refolding was facilitated via hydrophobic interactions. The effects of UPy-C₆-HBA concentration， hydrogel dosage， lysozyme concentration and refolding temperature on the refolding rate of lysozyme were meticulously investigated. Remarkably， the supramolecular hydrogel comprising UPy-C₆-HBA at a mass fraction of 15% exhibited a remarkable 41% enhancement in the refolding rate of lysozyme at 25 ℃ compared with the control. These findings unequivocally demonstrate the addition of UPy-C6-HBA monomer to the hydrogel matrix significantly improved the refolding rate of lysozyme， which is of great significance for the refolding of high concentration denatured lysozyme.

Key words: 2-｛6-［3-（6-Methyl-4-oxo-1, 4-dihydropyrimidin-2-yl）ureido］hexylcarbamoyloxy｝butyl acrylate, Supramolecular dual-crosslinked hydrogels, Protein folding, Lysozyme

中图分类号:

O633

TrendMD:

王嘉鑫, 刘佳, 秦金梅, NYV Mondele Mbola, 孟子晖, 薛敏. 基于两亲性超分子的共价水凝胶辅助蛋白折叠. 高等学校化学学报, 2023, 44(11): 20230250.

WANG Jiaxin, LIU Jia, QIN Jinmei, NYV Mondele Mbola, MENG Zihui, XUE Min. Protein Folding Assisted by Covalent Hydrogel Based on Amphiphilic Supramolecular. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(11): 20230250.

图/表 9

Fig.1 1H NMR spectra of UPy⁃C6⁃NCO(A) and UPy⁃C6⁃HBA(B)

Fig.2 FTIR spectra of UPy⁃C6⁃NCO(a) and UPy⁃C6⁃HBA(b)

Fig.3 SEM images of 5%UCHG(A) and 10%UCHG(B)

Fig.4 Cumulative pore volume, total pore area(A) and pore diameter, porosity(B) of UPy⁃C6⁃HBA hydrogel containing 5%, 10%, 15% and 20% UPy⁃C6⁃HBA

Fig.5 Swelling curves of different hydrogels with different mass fraction of UPy⁃C6⁃HBA

Fig.6 CD spectra of lysozymes

Fig.7 Effects of UPy⁃C6⁃HBA content on lysozyme renaturation(A) and effect of addition amount of 15%UPy⁃C6⁃HBA hydrogel on lysozyme renaturation(B)

Fig.8 Influence of lysozyme concentration on the renaturation effectDifferent lowercase letters mean significant diffe-rences among different concentration of lysozyme in the same treatment（P<0.01）， asterisks indicate significant differences between different treatment methods at the same concentration（P<0.01）.

Fig.9 Effect of temperature on lysozyme renaturation

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