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摘要：现阶段基因工程将具有药用价值的重组蛋白类药物进行微生物的高水平表达，从而推动现代生物医药的发展和进步，但是对促蛋白复性高分子及其作用机制并没有进行透彻了解，是现阶段基因工程面临的重要问题。本文首先对蛋白质复性进行概述，之后，深入分析了各种促蛋白复性高分子材料的大致作用机制和存在问题，旨在为相关研究提供一定的借鉴和参考。
关键词：蛋白复性；高分子；作用机制
蛋白复性经过高分子材料的聚合作用形成再折叠活性蛋白，但是由于蛋白复兴的产率相对较低，影响着现代生物医药的进一步发展。现阶段，最常用的方法就是在复性过程中使用人工合成的添加剂，其中，高分子添加剂就是人工合成添加剂的一个重要组成部分。
一、蛋白质复性概述
（一）蛋白质复性概念
在变性条件不剧烈，变性蛋白质内部结构变化也相对较小的时候，除变性因素之外，在适当条件下变性担保之可以恢复期其天然结构和生物活性，这种现象被称为蛋白质复性。
（二）蛋白质复性过程和分离步骤
蛋白质受到某些无力或化学因素的影响，分子的空间构像受到破坏，从而导致了理化性质发生改变并失去原有的生物学活性，这种现象被称为蛋白质的变性作用，变性作用并不会引起蛋白质以及结构的破坏，而是二级结构及其以上的高级结构受到破坏，变性后的蛋白质被称为变性蛋白。包涵体的分离并复性蛋白质的操作过程相对简单，从破碎细胞开始，将细胞进行离心，回收到包涵体后，加入一定的变形溶解包涵体，从而形成一种可溶性伸展态，然后通过透析等方法除去变性剂，从而使表达产物进行折叠恢复至其天然构像和活性，但是在实际的研究过程中，在体外进行折叠时，蛋白质分子间由于存在着大量的错误折叠和聚合，复性效率相对较低，主要是由于立体结构虽然由氨基酸的顺序决定，但是伸展肽链折叠为天然活性结构的过程中仍然会受到周围环境的影响。
（三）折叠机制
折叠机制有两种假设，一种假设认为，肽链中的局部肽段形成构象单元等二级结构，然后再由二级结构单元进行重新的组合和排列，最终形成蛋白质三级结构，而另一种假设认为，首先由于肽链内部的疏水相互作用，形成一个塌陷过程，然后进行逐步的调整，想成不同层次的结构。两种假设均认同熔球态为中间状态，熔球态中的蛋白质二级结构基本形成，其整体空间结构也初步具有一定的规模，随之进行局部调整后形成正确的立体结构。
二、温敏型聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺
聚N-异丙基丙烯酰胺简称PNIPAAM，主要是由于其大分子链上同时具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基而具有一个良好的温敏性能。聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶一般情况下在32℃下发生体积相转变，即最低临界溶解温度为32℃。水分子和聚N-异丙基丙烯酰胺基团的强氢键互相作用的情况下，升温就会破坏到氢键而有助于疏水，当溶液的温度达到最低临界溶解温度时，则聚合物链会从溶解的无视线团状态转变为不溶的疏水球状。
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（一）聚N-异丙基丙烯酰胺的物理形与促蛋白复性关系
温敏型聚合物主要通过以下三种物理形式发挥其作用，一是共价交联的可逆凝胶，这种形式的聚合物在受到外界环境的变化时，能够引起凝胶的膨胀或萎缩，二是溶液中存在的自由链，这种聚合物在受到外界的刺激下，其聚合物的构像就会发生塌陷，三是聚合物链吸附，此时参数会发生改变，聚合物也会发生可逆性的膨胀或者塌陷。
（二）聚N-异丙基丙烯酰胺促蛋白复性的机制
聚乙二醇和聚N-异丙基丙烯酰胺通过与蛋白折叠中间体的疏水位点发生相互作用，从而有效的抑制蛋白的再折叠，提高了高浓度下的蛋白复性效率，而聚N-异丙基丙烯酰胺与蛋白复性过程中，其熔球态的疏水相互作用促进了蛋白复性。
三、分子印迹聚合物
利用天然化合物或合成化合物模拟生物体系进行分子识别研究，这种分子印迹技术合成具有一定的特异性识别和选择性吸附的聚合物被称为分子印迹聚合物，是一种通过分子印迹技术合成，对特定目标分子及其结构类似物具有特异性和选择性吸附的聚合物，主要应用在色谱分离、药物控制释放、环境监测以及化学传染当中。
针对于一些有着特定结构的蛋白，需要特异性的分子伴侣才能够完成再折叠这项活动，所以，特异性的再折叠付诸实际在蛋白质再折叠中起着至关重要的作用，是一种重要的再折叠辅助实际，对蛋白的工业化有着极其重要的影响。分子印迹聚合物对于特定蛋白的复性有着较好的应用前景，但是分子印迹聚合物也存在着一定的缺点，主要是由于复性蛋白从MIP上洗脱相对较为困难，这种情况是直接影响着分子印迹聚合物的应用，成为了研究的重点。
四、pH敏感高分子
pH敏感型聚合物Eudragit S-100能够有效提高蛋白的最终复性的效率，也在一定程度上加速了蛋白折叠，另外，这一加速作用中的Eudragit S-100与蛋白折叠中间体的静电相互作用有着直接相关的关系。
但是，pH敏感性聚合物在蛋白复性的应用中仍然存在着较多的问题，首先，对于pH敏感性聚合物的促蛋白复性作用机制并没有得到深刻的理解，影响着pH敏感性聚合物的结构优化，其次，种类相对较少，无法满足多种蛋白复性的需要，最后，pH敏感性聚合物要想充分的发挥作用，需要一个恰当的复性环境进行粗蛋白复性过程，这些都在一定程度上影响着促蛋白复性高分子的作用机制。
总结
综上所述，蛋白复性的发展和高分子材料之间息息相关，高分子材料能够有效的促进蛋白复性的发展，不同类型的聚合物对蛋白折叠的作用机制有所不同，现阶段中存在的主要问题就是促蛋白复性所需要的高分子材料没有准确的指导原则，导致蛋白复兴中的聚合物添加剂种类相对较少，所以，对不同种类高分子结构与蛋白复性之间的关系进行准确理解是研究促蛋白复性高分子及其作用机制的关键所在。
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论文作者:刘国辉
论文发表刊物:《健康世界》2015年30期供稿
论文发表时间:2016/4/15
标签：复性论文; 蛋白论文; 聚合物论文; 丙烯酰胺论文; 蛋白质论文; 疏水论文; 作用论文; 《健康世界》2015年30期供稿论文;