用于蛋白质检测的荧光探针的设计方法技术

本发明专利技术涉及荧光化学传感器技术领域，尤其是涉及一种用于蛋白质检测的荧光探针的设计方法。包括如下步骤：(a)获取目标蛋白质的PDB文件；计算目标蛋白质的空腔尺寸；(b)确定AIE基元，并在所述AIE基元上修饰亲水性基团和/或疏水性基团，得到一系列AIE分子；(c)计算出各个AIE分子结构能量最低的构型及相应尺寸；筛选出符合进入目标蛋白质空腔的要求的AIE分子；(d)将筛选出的AIE分子与所述目标蛋白质进行分子对接，通过分子对接结果对AIE分子的结构进行调整，设计出用于蛋白质检测的荧光探针。本发明专利技术可以实现根据特定蛋白质“定制”对该蛋白质有响应的荧光探针。蛋白质有响应的荧光探针。蛋白质有响应的荧光探针。

【技术实现步骤摘要】
用于蛋白质检测的荧光探针的设计方法


[0001]本专利技术涉及荧光化学传感器
，尤其是涉及一种用于蛋白质检测的荧光探针的设计方法。

技术介绍

[0002]蛋白质是一切生命的物质基础，是生命活动的主要承载者。机体中蛋白质含量的变化与各种生理活动密切相关，如凋亡细胞中半胱天冬酶非常活跃，肿瘤细胞和凋亡细胞表面钙网蛋白的含量远高于正常细胞，癌细胞会引起血液中某些标志蛋白水平异常等。因此，蛋白质检测是衡量生物体健康状况的重要方法。
[0003]目前，蛋白质检测的方法多种多样，如免疫测定、仪器检测、生物探针、表面等离子体共振和电泳等。在各种方法中，大多数都存在设备成本高、操作复杂等缺陷，其中生物探针是最方便快捷的，特别是聚集诱导发光(aggregation
‑
induced emission，AIE)材料的发现解决了传统生物探针在聚集态荧光淬灭的问题，这使得AIE生物探针在蛋白质检测领域受到了广泛的关注。蛋白质含有大量形状不规则的空腔结构，当一些具有特定结构的AIE探针进入空腔时，它们会受到来自蛋白质氨基酸残基的各种作用力，从而限制了AIE探针的运动，表现出点亮型荧光响应。
[0004]虽然使用AIE探针检测蛋白质是最方便的蛋白质检测方法之一，但目前相关的工作主要依据实验工作，首先需要先合成具有AIE特性的荧光探针，然后再通过实验验证探针是否能够特异性地响应某些蛋白质，靠的是“碰”和“试”的大量实验工作，尚无理论指导。因此，迫切需要一种理论指导，预测具有哪些结构特点的分子可以响应特定的某一蛋白质，从而有针对性地合成被检测蛋白质的探针分子。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的在于提供用于蛋白质检测的荧光探针的设计方法，以有效设计可以与蛋白质结合，用于蛋白质检测的荧光探针。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种筛选AIE分子可特异性响应的蛋白质的方法。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]用于蛋白质检测的荧光探针的设计方法，包括如下步骤：
[0010](a)获取目标蛋白质的PDB文件；计算目标蛋白质的空腔尺寸；
[0011](b)确定AIE基元，并在所述AIE基元上修饰亲水性基团和/或疏水性基团，调控分子亲疏水性，得到一系列AIE分子；
[0012](c)利用Chem3D软件计算出各个AIE分子结构能量最低的构型，并计算出各能量最低的构型的尺寸；筛选出符合进入目标蛋白质空腔的要求的AIE分子；
[0013](d)将筛选出的AIE分子与所述目标蛋白质进行分子对接，通过分子对接结果对AIE分子的结构进行调整，设计出用于蛋白质检测的荧光探针。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0015](1)本专利技术的方法根据目标蛋白质的结构利用分子对接技术设计出可以和蛋白质结合的探针的方法优化了荧光探针的设计步骤，可以实现根据特定蛋白质“定制”对该蛋白质有响应的荧光探针，并且操作简单，设计成本低；
[0016](2)本专利技术的方法根据现有的AIE分子利用分子对接技术筛选出可以特异性响应的蛋白质的方法扩大了AIE分子的应用范围，可以从先前报道的AIE分子筛选出可能对某些蛋白质有特异性响应的探针，简化了荧光探针的设计流程。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例1中人血清白蛋白两个主要活性空腔的尺寸；
[0019]图2为本专利技术实施例1中四种多芳基并吡咯分子的尺寸；
[0020]图3为本专利技术实施例1中TPPP
‑
2Na与人血清白蛋白分子对接的结果；
[0021]图4为本专利技术实施例1中TPPP
‑
2Na
‑
C与人血清白蛋白分子对接的结果；
[0022]图5为本专利技术实施例1中TPPP
‑
2Na
‑
3C与人血清白蛋白分子对接的结果；
[0023]图6为本专利技术实施例1中TPPP
‑
4Na与人血清白蛋白分子对接的结果；
[0024]图7为本专利技术实施例1中TPPP
‑
4Na对人血清白蛋白分子的荧光响应图，激发波长为380nm，TPPP
‑
4Na的浓度：1
×
10
‑5mol/L，人血清白蛋白的浓度：0.5mg/mL；
[0025]图8为本专利技术实施例1中TPPP
‑
4Na溶液、TPPP
‑
4Na和人血清白蛋白混合溶液、人血清白蛋白溶液的粒径图；
[0026]图9为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na与牛血清白蛋白分子对接的结果；
[0027]图10为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na与乙酰胆碱酯酶分子对接的结果；
[0028]图11为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na与丁酰胆碱酯酶分子对接的结果；
[0029]图12为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na与脂肪酶分子对接的结果；
[0030]图13为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na与溶菌酶分子对接的结果；
[0031]图14为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na与胃蛋白酶分子对接的结果；
[0032]图15为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na与胰蛋白酶分子对接的结果；
[0033]图16为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na与γ
‑
球蛋白分子对接的结果；
[0034]图17为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na与牛血清白蛋白、丁酰胆碱酯酶、乙酰胆碱酯酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、脂肪酶、溶菌酶、γ
‑
球蛋白八种蛋白质的荧光响应图，激发波长为320nm，TPPP
‑
2Na的浓度：1
×
10
‑5mol/L，蛋白质的浓度：0.5mg/mL；
[0035]图18为本专利技术实施例2中TPPP
‑
2Na溶液、TPPP
‑
2Na和牛血清白蛋白混合溶液、牛血清白蛋白溶液的粒径图；
[0036]图19为本专利技术实施例3中TPPP
‑
2Na
‑
C与牛血清白蛋白分子对接的结果；
[0037]图20为本专利技术实施例3中TPPP
‑
2Na
‑
C与乙酰胆碱酯酶分子对接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于蛋白质检测的荧光探针的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)获取目标蛋白质的PDB文件；计算目标蛋白质的空腔尺寸；(b)确定AIE基元，并在所述AIE基元上修饰亲水性基团和/或疏水性基团，调控分子亲疏水性，得到一系列AIE分子；(c)利用Chem3D软件计算出各个AIE分子结构能量最低的构型，并计算出各能量最低的构型的尺寸；筛选出符合进入目标蛋白质空腔的要求的AIE分子；(d)将筛选出的AIE分子与所述目标蛋白质进行分子对接，通过分子对接结果对AIE分子的结构进行调整，设计出用于蛋白质检测的荧光探针。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标蛋白质的PDB文件在PDB数据库中下载获取；通过Pymol软件计算目标蛋白质的空腔尺寸。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AIE基元包括四苯基乙烯体系、多芳基1,3
‑
丁二烯体系、多芳基吡咯体系和多芳基并吡咯体系中的至少一种；所述符合进入目标蛋白质空腔的要求的AIE分子满足：AIE分子的能量最低的构型的尺寸小于所述目标蛋白质的空腔尺寸；利用Pymol软件计算出AIE分子的各能量最低的构型的尺寸。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调控分子亲疏水性的方法包括：在所述AIE基元上修饰亲水性基团和/或疏水性基团，使AIE分子在所述目标蛋白质的空腔中运动受到限制；所述亲水性基团包括羧酸盐基团和/或磺酸盐基团；所述疏水性基团包括烷基和/或苯基。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过AutoDock Vina软件进行所述分子对接；所述分子对接中，每个AIE分子与所述目标蛋白质进行10次对接，每次对接出20个构型，选择每次对接结合能最低的构型作为一次对接的最优构型；利用Pymol软件分析各最优构型中AIE分子与蛋白质之间的相互作用，筛选出出现概率最多的一个最优构型，利用Pymol软...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟斌，张凯，戴双雄，董宇平，石建兵，蔡政旭，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：