拓?fù)涞鞍踪|(zhì)的設(shè)計、合成及應(yīng)用
日期：2021-10-20
閱讀：3358
報告人：張文彬 教授 北京大學(xué)
時間：2021年10月20日 14：15
地點：霞光樓 200號報告廳
邀請人：顏徐州 研究員
自獨(dú)立開展工作以來，以“精密結(jié)構(gòu)高分子”為中心，對高分子的設(shè)計、合成和自組裝做了積極的嘗試和深入的研究，致力于通過結(jié)合生物大分子和合成大分子的設(shè)計理念和獨(dú)特基元，發(fā)展具有精密結(jié)構(gòu)的非傳統(tǒng)高分子，實現(xiàn)對其化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制，以發(fā)展相應(yīng)的功能材料。
至今為止，已在Science, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Cent. Sci., Giant, Macromolecules等國際重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文共134篇，其中102篇為第一或通訊作者，總他引4000余次。
曾獲日本化學(xué)會杰出講座獎(2017年)、國家杰出青年基金（2019年）、Bayer Investigator Award（2021年）等榮譽(yù)和人才計劃。
蛋白質(zhì)的體內(nèi)合成受基因調(diào)控，其主鏈結(jié)構(gòu)多為線性結(jié)構(gòu)。具有非線性復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的蛋白在大自然中較為少見，大多與特定的功能優(yōu)勢相聯(lián)系。
我們致力于拓展蛋白質(zhì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以探索拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)效關(guān)系以及生物醫(yī)藥應(yīng)用。我們利用可基因編碼的多肽標(biāo)簽-蛋白質(zhì)化學(xué)反應(yīng)，通過合理的設(shè)計及與蛋白質(zhì)折疊的結(jié)合，合成了多種具有復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，包括輪烷、打結(jié)蛋白質(zhì)、套索蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)索烴等。
我們發(fā)展了具有一定普適性的拓?fù)涞鞍踪|(zhì)設(shè)計方法，應(yīng)用分子動力學(xué)模擬初步探討了一系列拓?fù)洚悩?gòu)體的構(gòu)效關(guān)系，并通過組裝和反應(yīng)的協(xié)同，實現(xiàn)了多種拓?fù)涞鞍踪|(zhì)的胞內(nèi)精密合成。
通過對若干模型蛋白拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的計算機(jī)模擬和實驗研究，我們發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可顯著提升蛋白的穩(wěn)定性和耐酶切穩(wěn)定性、抗變性、抗聚集能力，提示其在蛋白質(zhì)藥物方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
本課題得到國家自然科學(xué)基金委（21925102, 21991132, 92056118）、國家重點研發(fā)計劃（2020YFA0908100)和北京分子科學(xué)國家研究中心資助 (BNLMS-CXXM-202006)的資助。
參考文獻(xiàn)：
1.Wang, X.-W.; Zhang, W.-B.* Chemical Topology and Complexity of Protein Architectures. Trends Biochem. Sci. 2018, 43, 806-817.
2.Da, X.-D.; Zhang, W.-B.* Active Template Synthesis of Protein Heterocatenanes. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 11097-11104.
3.Liu, Y.; Wu, W.-H.; Hong, S.; Fang, J.; Zhang, F.; Liu, G.-X.; Seol, J.;* Zhang, W.-B.* Lasso Proteins: Modular Design, Cellular Synthesis and Topological Transformation. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 19153-19161.
4.Liu, Y.;# Duan, Z.;# Fang, J.;# Zhang, F.; Xiao, J.;* Zhang, W.-B.* Cellular Synthesis and Crystal Structure of a Designed Protein Heterocatenane, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 16122-16127.
5.Qu, Z.; Cheng, S.Z.D.;* Zhang, W.-B.;* Macromolecular Topology Engineering. Trends Chem. 2021, 3, 402-415.
