[发明专利]固定化蛋白质及其用途

说明书

本发明涉及一种固定化蛋白质及其用途，固定化蛋白质材料包含通过亲和标记物结合而固定在玻璃材料或有机聚合物上的蛋白质。玻璃材料可以是多孔玻璃材料诸如(混合)控制孔隙度玻璃。本发明还涉及固定化酶材料在化学合成中作为多相生物催化剂的用途。本发明进一步涉及用于将亲和标记的蛋白质固定在玻璃材料或有机聚合物上的方法，并且涉及用于通过将此种蛋白固定在玻璃材料或有机聚合物上来纯化和分离亲和标记的蛋白质的方法。

本申请是申请日为2015年1月30日、发明名称为固定化蛋白质及其用途”的中国专利申请号201580005764.2的分案申请。

技术领域

本发明涉及固定化蛋白质材料，其包含通过亲和标记物结合而被固定在玻璃材料或有机聚合物上的蛋白质。玻璃材料可以是多孔玻璃材料，诸如(混合)控制孔隙度玻璃。本发明还涉及固定化酶材料在化学合成中作为多相生物催化剂的用途。本发明进一步涉及用于将亲和标记的蛋白质固定在玻璃材料或有机聚合物上的方法，并且涉及用于通过将这种蛋白质固定在玻璃材料或有机聚合物上而纯化和分离亲和标记的蛋白质的方法。

背景技术

蛋白质是由氨基酸残基的一条或多条直链组成的大生物分子。酶是特定组的蛋白质，它们在所有活细胞的新陈代谢中充当生物催化剂。因此，酶能够将有机分子转化为不同的分子。由于每种特定酶的特定三维结构，仅非常少的有机分子会与酶的活性位点以可以发生转化的方式相互作用。因此，酶通常是高选择性催化剂，并且由于此原因，酶在合成有机化学中用作催化剂是非常有吸引力的。然而，由于酶是为细胞环境而进化出的生物分子，因此它们通常不适合其它环境。当在有机溶剂中使用时，酶倾向于聚集且经常展开(即，变性)。因此，吸引人的是将酶固定在固体载体上并且以这种固定状态将它们用作催化剂，因为这可以改善酶的稳定性，允许酶正常不能耐受的反应条件并且还有助于从反应混合物的分离和材料的回收。

已经使用不同的技术和不同的固体载体完成了酶在固体载体上的固定化(Tischer和Wedekind，“Immobilized Enzymes：Methods and Applications”，Topics inCurrent Chemistry，1999，第200卷，第95-126页；Brena和Batista-Viera，“Immobilization of Enzymes:A Literature Survey”，Methods in Biotechnology：Immobilization of Enzymes and Cells，2006，第二版，第15-30页)。

酶到固体表面的吸附可导致酶与固体载体之间的不期望的相互作用。已经表明，蛋白质吸附到二氧化硅纳米颗粒可以引起蛋白质的二级结构的变化，这可导致酶的失活(Lundqvist et al.，Langmuir 2004，第20卷，第10639-10647页)。因此，重要的是，固体载体不干扰固定化酶的结构和活性。

固定化金属离子亲和色谱(IMAC)是用于纯化蛋白质的技术，其基于蛋白质对金属离子(诸如Fe²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺和Co²⁺)的亲和度。金属离子被固定在琼脂糖凝胶上并且可以选择性吸附含有组氨酸的蛋白质和含有半胱氨酸的蛋白质(Porath et al.，Nature 1975，第258卷，第598-599页)。这种技术的改进版本使用含有融合聚组氨酸肽的重组蛋白质。由于与单组氨酸残基相比聚组氨酸肽对于固定化金属离子具有高得多的亲和力，因此能够实现的纯化水平高得多(Hochuli等，Nat.Biotechnol.1988，第6卷，第1321-1325页；Ljungquist等，Eur.J.Biochem.1989，第186卷，第563-569页)。虽然该技术能够被成功地应用在用于纯化和分离蛋白质的色谱程序种，但是凝胶固定化酶不太适合在有机合成中用作多相催化剂。另外，IMAC技术主要局限于含水条件。