基于多肽超分子识别的RBL细胞传感器检测小分子物质体系的建构研究

With the development of composite function IgE antibody, it is helpful to solve the problem of preparing the nature IgE antibody and its application in RBL cell-based sensors. However, there are still several key issues should be solved aim to achieve the broad application and standardization of the composite function IgE antibody, including 1) the molecular fundation for desiging composite function IgE antibody is still not clear 2) there is no development of composite function IgE antibody which can detect small molecues, so the same as the RBL cell-based sensors for small molecues. In this study, we intend to construct the dynamic structural model of IgE-FCε/FcεRI complex by dynamic simulation method, and locate the functional area of IgE-FCε. On the basis of that, we intend to construct the peptide-FCε based chimeric IgE antibody for mycotoxin (as the models of small molecules) and develop the RBL cell-based sensors for detection of mycotoxins established with peptide-FCε based chimeric IgE antibodies.

功能复合化IgE抗体的兴起与发展，为解决天然IgE抗体制备困难以及RBL细胞传感器的规模化应用起到了关键性的作用。但是，在实现功能复合化IgE抗体的广泛适用性以及标准化制备的过程中，还有几个关键问题亟需解决：1)缺乏功能复合化IgE抗体合理设计的分子基础研究；2)缺乏适合小分子物质检测的功能复合化IgE抗体的构建研究，进而制约了RBL细胞传感器应用于小分子物质的分析。本研究拟通过力学优化、动力学模拟的方法建构鼠源IgE-FCε/FcεRI复合物相互作用的动态结构模式，从理论上确定FcεRI所识别的IgE-FCε的功能表位区域，为功能复合化IgE抗体的合理设计提供分子基础。在此基础上，以真菌毒素为小分子的研究模型，以多肽分子作为真菌毒素的核心识别元件，采用分子模拟与实验验证相佐证的方法定向化构建基于多肽-FCε嵌合体的新型功能复合化IgE抗体，并以此建立RBL细胞传感器分析真菌毒素的新模式。

RBL细胞因其膜表面含有丰富的FcεRI受体，使其具有成为优良细胞传感器载体的重要潜力。高效、方便地制备特异性的IgE抗体是RBL细胞传感器构建及其普及化的重要前提和关键核心。本项目主要针对RBL细胞传感器规模化应用中所遇到的IgE抗体制备困难这个关键问题开展了相关研究。首先，通过分子模拟及同源建模的方法构建了大鼠源IgE-FCε/FcεRI的相互作用结构模式并解析了关键结合氨基酸位点，为功能复合化IgE抗体的合理设计提供了分子基础。其次，以多肽分子为核心元件，成功地构建了具有结合活性的功能复合化IgE抗体。在构建多肽-FC嵌合体的基础上，本研究还以纳米抗体为核心元件，成功构建了纳米抗体-FC嵌合体，将其作为功能复合化IgE抗体应用于RBL细胞传感器平台，发现制备的纳米抗体-FC嵌合体可以有效地促进RBL细胞脱颗粒β-HEX酶的释放，证明了基于功能复合化IgE抗体应用于RBL细胞传感器的可行性。为了降低RBL-2H3细胞传感器的构建成本，扩大其使用规模，本研究将钙敏感蛋白Camelenon通过转染的方式实现了钙敏感蛋白在RBL-2H3细胞的表达，并成功筛选到了稳定表达Camelenon的RBL-2H3细胞系，证明了稳定表达Camelenon的RBL-2H3细胞系可随着钙离子浓度的变化，出现相应的荧光信号响应，为RBL细胞传感器的规模化使用奠定了基础。提出了将多肽抗原模拟表位与大鼠IgE-FC片段进行融合，构建真菌毒素抗原模拟表位-FC复合体，以此为元件应用于RBL细胞构建检测真菌毒素的RBL细胞传感器的新思路，有望为真菌毒素的快速检测提供一条新路径。