抗呕吐毒素驼源单域重链抗体结合活性机理的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31301479
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2008.食品质量与安全检测
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Nanobodies (Nbs) are the variable region of Heavy Chain antibodies which occur naturally in peripheral blood and milk of camels, dromedaries and llamas. The molecular weight of Nbs is about 1/12 of conventional antibodies. The unique intrinsic properties of Nbs, such as highly soluble, highly stable to extremes of pH, remarkable resistance to high temperatures, make them better options for drug development and biotechnological applications. There are many literatures reporting the isolation, characterization and application of Nbs in recent years. However, few examples of isolation high affinity Nbs against low molecular weight compound. In the field of food safety, a lot of hazard components which should be controlled are low molecular weight compounds, for example mycotoxins, antibiotics, pesticides, etc. The mechanism of interaction between Nbs and its targets needs further investigation to guide designing or modifying the structure Nbs. In previous work, an anti-deoxynivalenol nanobody, designated DONIV2, was isolated from a na?ve phage display library. The three dimensional structure of DONIV2 was generated by homologous modeling, and docked with deoxynivalenol (DON) using AutoDock. The calculation data showed that the probable binding sites were Arg59, Arg103 and Arg105, which were located on the CDR2 and CDR3. Nevertheless, experimental data were required to validate the computational results. This project will combine in vitro molecular evolution and bioinformatics to investigate the binding mechanism of the anti-deoxynivalenol nanobody. Firstly, a random mutation library would be constructed. After several rounds of panning, the mutants with improved affinity would be accumulated and isolated. By comparing the affinity property and amino acid sequence mutation, the critical amino acid residues or regions might be identified. Then couple of rational designed mutation libraries will be constructed to discover how these amino acid residues affect the affinity and specificity of the anti-deoxynivalenol nanobody. Meanwhile, the homologous modeling and docking were conducted with mutants to interpret the improvement of binding activity or changes of specificity. Many affinity improved mutants would be generated and computational results would provide a clew for rational designing or modification nanobodies binding with other low molecular weight compounds. In addition, it will provide a novel approach for food safety and quality control.
驼源单域重链抗体由重链抗体的可变区组成,又称为纳米抗体,分子量小,具有易于制备、水溶性好、耐酸碱、热稳定性好等独特性质。若能应用于食品安全领域,则可有效应对食品成分复杂、基质干扰大等难点,同时避免传统抗体存在的一些缺陷。目前针对小分子抗原的纳米抗体存在亲和力普遍较低的问题,限制了其应用。深入研究纳米抗体与小分子抗原相互作用机制,可为体外分子改造制备高亲和力纳米抗体提供理论基础。 本研究拟采用抗呕吐毒素纳米抗体作为研究模型,将分子体外进化技术与生物信息学方法结合,首先通过比较分析体外进化前后性能变化,探寻可能的关键氨基酸残基或区域,然后再结合计算机分析结果,有针对性地进行设计和改造,并进一步阐释其结构与功能的关系,以期获得高亲和力纳米抗体,为建立相应的新检测方法奠定物质基础。研究成果可为制备、设计以及改造针对其它小分子抗原的纳米抗体提供新思路和线索,为食品安全和质量控制提供一套新的技术途径。

结项摘要

纳米抗体分子量约为普通抗体的1/12,具有易于制备、稳定性好、易溶于水等独特性质。然而,针对小分子化合物的纳米抗体普遍存在亲和力不足,导致建立的免疫学检测方法灵敏度较低,不能满足食品安全检测的要求。. 本研究采用分子体外进化技术、分子模拟及对接技术,对针对脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)纳米抗体的识别机制进行了研究。首先建立了纳米抗体突变位点均匀分布的随机突变方法,并对随机突变的噬菌体展示文库进行了淘选;通过比较序列的变化,发现在CDR环两侧的氨基酸残基位点存在高频突变位点;对高频突变区域进行了饱和突变实验,获得了与DON人工抗原亲和力提高的突变子;采用分子模拟及分子对接对突变子结构进行了对比分析,结果显示突变后纳米抗体的整体结构没有明显变化,但是对CDR3环的朝向、构型等有明显的影响,提示突变子通过改变CDR环两侧氨基酸对识别表位的结构。研究建立了纳米抗体体外突变方法和纳米抗体建模、优化及评价分析流程,在此基础上,对模拟DON的纳米抗体和针对黄曲霉毒素的纳米抗体进行了分子改造研究。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
抗黄曲霉毒素B1纳米抗体的原核表达、纯化及活性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    涂追;付金衡;李燕萍;王显显
  • 通讯作者:
    王显显
VHH Phage-Based Competitive Real-Time Immuno-Polymerase Chain Reaction for Ultrasensitive Detection of Ochratoxin A in Cereal
基于 VHH 噬菌体的竞争性实时免疫聚合酶链反应超灵敏检测谷物中的赭曲霉毒素 A
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Qiu; Yu-lou;Fu; Jin-heng;Gee; Shirley J.;Hammock; Bruce D.
  • 通讯作者:
    Bruce D.
抗脱氧雪腐镰刀菌烯醇纳米抗体随机突变与筛选
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹冬梅;许杨;付金衡;涂追
  • 通讯作者:
    涂追
Deoxynivalenol-mimic nanobody isolated from a naive phage display nanobody library and its application in immunoassay
从初始噬菌体展示纳米抗体库中分离脱氧雪腐镰刀菌烯醇模拟纳米抗体及其在免疫分析中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Analytica Chimica Acta
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Bhunia; Arun K.;Tu; Zhui;Chen; Bo;Liu; Yuan-Yuan
  • 通讯作者:
    Yuan-Yuan
基于纳米抗体-碱性磷酸酶融合蛋白的一步酶联免疫吸附分析法检测黄曲霉毒素B1
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    涂追;李燕萍;熊亮;付金衡
  • 通讯作者:
    付金衡

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其他文献

抗单增李斯特菌单域重链抗体的筛选及鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    涂追;谭强来;熊勇华;陶勇
  • 通讯作者:
    陶勇
Preparation method of golden flower nanoparticle immune chromatography test strip capable of simultaneously detecting deoxynivalenol and fumonisins B1 in grains
一种同时检测谷物中脱氧雪腐镰刀菌烯醇和伏马毒素B1的金花纳米颗粒免疫层析试纸条的制备方法
  • DOI:
    10.1002/adom.202203010
  • 发表时间:
    2014-12-19
  • 期刊:
    Advanced Optical Materials
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    黄志兵;许杨;李燕萍;任文洁;季艳伟;何庆华;涂追
  • 通讯作者:
    涂追
抗黄曲霉毒素B_1多价纳米抗体融合蛋白的构建及活性分析
  • DOI:
    10.19969/j.fxcsxb.21040704
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    分析测试学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    帅文苑;何庆华;钟引凤;黄云祥;张航;刘传勇;张乐平;涂追
  • 通讯作者:
    涂追
丝状真菌基因敲除技术研究进展
  • DOI:
    10.1021/acs.joc.5b02692
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    食品与生物技术学报,2007,26(1)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许杨;涂追
  • 通讯作者:
    涂追

其他文献

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涂追的其他基金

生物纳米抗体文库的理性设计、精准合成与功能验证研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
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    地区科学基金项目
生物纳米抗体多样性及抗黄曲霉毒素纳米抗体进化
  • 批准号:
    31860260
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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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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