報告人：張文彬 教授

主持人：楊曙光 意昂副主任

時間：2024年6月21日（星期五）10:00

地點🫅🏿：復合材料協同創新意昂大樓A212學術交流室

報告人簡介👨🏽‍🦲：張文彬，2004年獲得北京大學理學學士學位，2010年獲美國阿克倫大學博士學位。北京大學化學與分子工程學院教授👤、博士生導師、特聘研究員。主要研究領域為高分子化學與物理和蛋白質工程。自獨立開展工作以來，以“精密結構高分子”為意昂，對高分子的設計、合成和自組裝做了積極的嘗試和深入的研究，致力於通過結合生物大分子和合成大分子的設計理念和獨特基元，發展具有精密結構的非傳統高分子，實現對其化學結構和物理結構的精準控製🚶🏻‍♀️‍➡️，以發展相應的功能材料。至今為止🐕‍🦺，已在Science, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Cent. Sci., Giant, Macromolecules等國際重要學術期刊上發表論文共166篇，其中132篇為第一或通訊作者👩🏼‍⚕️，總他引6000余次𓀂。曾獲日本化學會傑出講座獎(2017年)、國家傑出青年基金（2019年）、Bayer Investigator Award（2021年）和中國化學會超分子化學青年創新學術講座獎（2023年）等榮譽和人才計劃🧠。

報告摘要：分子伴侶可以催化生物體中生物分子的組裝👷🏼‍♂️。這種“催組裝”現象在自然界中很普遍，但仍然未被很好地理解。在本工作中，我們基於明確的蛋白-蛋白相互作用對📔，理性設計了一個蛋白質模型催組裝體系，可加速一個多肽-蛋白質“組裝-反應”級聯過程🎱。該過程涉及 SpyCatcher-M13-SpyTag(DA) 和 SpyTag-YFP 之間的分子識別和重組、自催化的異肽鍵形成以及隨後的分選酶 A (SrtA) 介導的環化👭🏼，最終生成一個蝌蚪型拓撲蛋白質。當存在 0.1 當量的 CaM-SrtA（鈣調蛋白和分選酶 A 的融合蛋白）作為催組劑時，組裝過程可以顯著加速，將初始速率提高約 12 倍，並將半衰期縮短約 21 倍🤾🏼。催化機製被明確理解為通過 CaM與M13的結合誘導M13從柔性構象轉變為剛性螺旋構象，從而打開 SpyTag(DA) 的門控👮🏼，使其更好地與SpyTag-YFP結合🏠，生成偶聯物🔞，並進而通過 SrtA 介導的環化過程🧗‍♂️，使得M13不再傾向於與CaM結合，從而釋放催組劑，完成催組劑的有效循環。利用實驗可測量的動力學參數，我們通過速率確定步驟近似和微動力學建模方法模擬了該系統💃🏻，並說明了每個參數對催組裝效果的貢獻🍈。該結果不僅定量地與實驗數據吻合良好，而且定性地也揭示了催組裝的一般特征💁。許多參數只要高於特定閾值🫴🏻，就不會表現對催組裝效果產生很大影響。這意味著大部分過程是處於快平衡的，只要足夠快就不會影響催組裝🧓🏿🎿。但同時⇢，催組裝的效果常常受到某些關鍵參數的控製。這些參數必須在特定的窗口內，催組裝才能與自組裝產生差別。這個窗口的範圍也取決於觀察的時間尺度（組裝時間）和空間尺度（底物濃度）。有趣的是🧔🏼，這個窗口的範圍通常也是生物學中常常觀察到的參數範圍，從側面佐證生命體系是催組裝的大舞臺🦹⛔。這些發現對於理解自然界的催組裝和在現實中開發催組裝相關的生物醫學應用具有廣泛的意義。