基于可视化技术的磺胺类和甲氧苄啶类双特异分子识别元件与其靶标分子识别机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772074
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2009.食品安全风险评估
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The veterinary drug residues in animal derived food are a major safety problem for human health, therefore, it’s a crucial desire to develop and validate a method with higher sensitivity, rapidity, and high effectiveness. However, it’s difficult to solve this problem by used the method based on the traditional antibodies such as polyclonal antibodies and monoclonal antibodies. This problem will be solved by using the method based on the bispecific single chain Fvs (BisFvs). In the current study, two kinds of antibacterial agent, sulfonamides (SAs) and its synergists trimethoprim’s (TMPs), were selected as a model drugs. After immunization, from numerous cell fusion and culture, the obtained SAs and TMPs hybridoma cells that produced specific antibody have been chosen to paradigm the phage antibody libraries of SAs and TMPs. The obtained scFv genes of SAs and TMPs were linked each other by an optimized linker to attain the BisFvs gene. Whereas, the study on the molecular recognition mechanism amongst the BisFvs of SAs, TMPs and their target drugs were performed by visual technology such as DataBase of Web Antibody Modelling and the Software of Autodock 4.2. While, the action mechanism amongst the structure of hapten, immunization methodology, screening strategy, design of linker and the performance of the BisFvs including sensitivity, specificity, affinity and stability has been revealed. As well, the molecular recognition mechanism amongst the BisFvs of SAs, TMPs and its target drugs were also clarified. This entire result delivers a new method with low cost and high efficiency for the multi-residue detection of SAs and its antibacterial synergists TMPs. The present study will offer a new approach to the rapid and simultaneous detection of veterinary drugs in animal derived food. In a word, this study would be of great theoretical and practical significance to promote the development of the rapid detection theory and technology of veterinary drug residues, as well, to solve the problems of food safety and environmental pollution caused by the veterinary drug residues.
动物源性食品中的兽药残留严重威胁人类健康,急需灵敏快速高效的残留检测方法。基于常规抗体的检测方法难以满足该要求。基于双特异单链抗体的免疫分析方法有望破解这一难题。本项目以磺胺类与甲氧苄啶类为模式化合物,采用噬菌体表面展示技术,构建和表达其双特异单链抗体基因;通过Web Antibody Modelling数据库和Autodock 4.2等可视化技术,对双特异单链抗体与药物靶标的识别机理进行研究。本项目研究将揭示双特异单链抗体的灵敏度、特异性、亲和力以及稳定性与抗原结构、免疫程序、筛选策略、linker设计等因素之间的相互作用机制,阐明双特异单链抗体对药物靶标的识别机理,为磺胺类和甲氧苄啶类低成本高效率的多残留快速检测提供新方法,为动物源性食品中多类兽药的同时快速检测提供新思路,对推动兽药多残留快速检测理论和技术的快速发展,解决因兽药残留引发的食品安全和环境污染问题具有重要的理论和实践意义。

结项摘要

动物源性食品中的兽药残留严重威胁人类健康,急需灵敏快速高效的残留检测方法,然而基于常规抗体的检测方法难以满足该需求。本项目以磺胺类与甲氧苄啶类为模式化合物,通过半抗原设计,制备出磺胺类和甲氧苄啶类单克隆抗体,采用噬菌体表面展示技术,成功构建了高库容的磺胺类和甲氧苄啶类噬菌体免疫文库,并筛选得到了能够分别识别磺胺类和甲氧苄啶类的scFv,获取的scFv对磺胺二甲嘧啶和甲氧苄啶的IC50分别为52 ng/mL和24 ng/mL,能够满足市场上的残留检测限量需求。解析了磺胺类和甲氧苄啶类scFv识别药物靶标的分子机制,发现磺胺类scFv与其靶标的结合能为-6.3 kcal/mol,关键氨基酸为HIS-39,ASP-227,ASPP-229,分别与药物靶标形成氢键,π-H键和离子键。甲氧苄啶类scFv与其靶标的结合能为-6.4 kcal/mol,共有六个关键氨基酸与甲氧苄啶之间的相互作用力维持着复合物的形成,其中在scFv识别甲氧苄啶过程中起着至关重要的作用。采用DS进行虚拟饱和突变,结合定点突变技术对甲氧苄啶类scFv实现了体外进化,其识别甲氧苄啶的IC50达到了3.4 ng/mL。同时,构建了磺胺类和甲氧苄啶类双特异单链抗体并阐明了磺胺类和甲氧苄啶类双特异单链抗体对药物靶标的识别机理,发现双特异单链抗体与甲氧苄啶类药物的结合能为-5.7 kcal/mol,关键氨基酸为ASP-159,SER-200和ASP-203,其中ASP-159贡献了65%的结合能,表明ASP-159与靶标小分子之间形成的分子间作用力对维持复合物的形成起着关键作用。本项目研究为进一步通过体外进化增加磺胺类和甲氧苄啶类双特异单链抗体的灵敏度奠定了基础,为动物源性食品中多类兽药的同时快速检测提供新思路,对推动兽药多残留快速检测理论和技术的快速发展,解决因兽药残留引发的食品安全和环境污染问题具有重要的理论和实践意义。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(3)
Broad-spectrum monoclonal antibody and a sensitive multi-residue indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay for the antibacterial synergists in samples of animal origin
广谱单克隆抗体和灵敏的多残留间接竞争酶联免疫吸附测定动物源样品中的抗菌增效剂
  • DOI:
    10.1016/j.foodchem.2018.12.040
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Food Chemistry
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Han Xiaoya;Sheng Feng;Kong Dexin;Wang Yulian;Pan Yuanhu;Chen Mo;Tao Yanfei;Liu Zhenli;Ahmed Saeed;Yuan Zonghui;Peng Dapeng
  • 通讯作者:
    Peng Dapeng
Development of a monoclonal-based ic-ELISA for the determination of kitasamycin in animal tissues and simulation studying its molecular recognition mechanism
开发基于单克隆的 ic-ELISA 测定动物组织中的吉他霉素并模拟研究其分子识别机制
  • DOI:
    10.1016/j.foodchem.2021.129465
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Food Chemistry
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Li Long;Hou Ren;Shen Wei;Chen Yushuang;Wu Shuangmin;Wang Yulian;Wang Xiaoqing;Peng Dapeng
  • 通讯作者:
    Peng Dapeng
Development of a Sensitive Monoclonal Antibody-Based Indirect Competitive Enzyme-Linked Immunosorbent Assay for the Determination of Monensin in Edible Chicken Tissues
开发基于单克隆抗体的灵敏间接竞争酶联免疫吸附测定法,用于测定可食用鸡组织中的莫能菌素
  • DOI:
    10.1007/s12161-019-01461-3
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Food Analytical Methods
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Li Langhong;Pan Yuanhu;Tao Yanfei;Chen Donmei;Wang Yulian;Wang Xu;Liu Zhenli;Peng Dapeng;Yuan Zonghui
  • 通讯作者:
    Yuan Zonghui
聚醚类抗生素残留分析方法研究进展
  • DOI:
    10.16431/j.cnki.1671-7236.2018.07.036
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国畜牧兽医
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李浪红;倪腾腾;彭大鹏;袁宗辉
  • 通讯作者:
    袁宗辉
A Novel Indirect Competitive Enzyme-Linked Immunosorbent Assay Format for the Simultaneous Determination of Ractopamine and Phenylethanolamine A Residues in Swine Urine
一种用于同时测定猪尿液中莱克多巴胺和苯乙醇胺 A 残留的新型间接竞争酶联免疫吸附测定法
  • DOI:
    10.1007/s12161-019-01445-3
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Food Analytical Methods
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Peng Dapeng;Zhao Lan;Zhang Lingyan;Pan Yuanhu;Tao Yanfei;Wang Yulian;Sheng Feng;Yuan Zonghui
  • 通讯作者:
    Yuan Zonghui

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其他文献

电化学免疫传感器在食品安全检测中的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    畜牧兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王延新;谢书宇;陈冬梅;王玉莲;潘源虎;彭大鹏;陶燕飞;袁宗辉
  • 通讯作者:
    袁宗辉
全氟和多氟烷基物质在动物中的代谢研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔永荟;高金芳;陶燕飞;王玉莲;彭大鹏;袁宗辉;陈冬梅
  • 通讯作者:
    陈冬梅

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彭大鹏的其他基金

基于生物发光的侧流层析免疫分析能量转移机制研究
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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