[发明专利]一种功能化氧化石墨烯复合纳米材料及制备和应用

说明书

本发明涉及一种中性条件下富集磷酸化蛋白质的一种功能化氧化石墨烯复合纳米材料。根据氧化石墨烯和芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子之间π‑π堆积相互作用，制备芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子功能化氧化石墨烯复合纳米材料。首先利用亲核取代反应合成芳香环骨架二甲基吡啶胺分子，然后利用二甲基吡啶胺分子和锌离子配位作用，合成芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子，最后根据氧化石墨烯和芳香环骨架之间π‑π堆积相互作用实现二甲基吡啶胺双锌离子固载。利用二甲基吡啶胺双锌离子和磷酸根之间特异性识别作用，实现二甲基吡啶胺双锌离子功能化氧化石墨烯复合纳米材料在中性条件下富集磷酸化蛋白质。在该方法中，氧化石墨烯作为基质用于二甲基吡啶胺双锌离子固载，并且成功用于中性条件下富集磷酸化蛋白质。

技术领域

本发明涉及一种芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子功能化氧化石墨烯复合纳米材料制备，及其用于中性条件下对磷酸化蛋白质富集研究。

背景技术

石墨烯作为一种新型二维单原子层材料在蛋白组学领域得到了广泛的应用，已经成功用于固定化酶反应器、磷酸化肽段富集和糖基化肽段富集。氧化石墨烯作为石墨烯的重要衍生物，其结构的主体部分是π体系，易于和苯系化合物形成π-π堆积相互作用，边缘部分含有大量羟基、环氧和羧基等含氧基团，含氧基团的存在能够显著提高氧化石墨烯亲水性，有利于化学功能化修饰和减少非特异性吸附，因此氧化石墨烯常用于功能分子的固载基质，目前已经成功用于核酸适配体、蛋白质和RNA等生物大分子的固载，在生物传感、富集分离和组织工程等领域发挥了重要的作用，基于氧化石墨烯材料的在中性条件下的富集磷酸化蛋白质，特别是对酸敏感的N-磷酸化蛋白质未见文献报道。

模拟磷酸酶结构的二甲基吡啶胺双锌离子已被证实对磷酸基团具有特异性识别作用，已经成功用于磷酸化蛋白质和肽段的荧光传感研究。蛋白质磷酸化在细胞信号传导等重要生物过程中发挥了重要作用。发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残留羟基上的O-磷酸化修饰，已经在蛋白组学水平得到很好的鉴定分析。而发生在精氨酸、赖氨酸、组氨酸残留氨基的N-磷酸化修饰在生命进化、核小体组装、细胞转录、信号转导等核心的生命过程中发挥了举足轻重的作用。Clausen等人通过定量蛋白组学发现芽孢杆菌在氧化应激过程中精氨酸磷酸化修饰参与调节细菌的胁迫应答。而在介导糖类以磷酸化形式穿过细胞膜的磷酸化丙酮酸-糖磷酸转移酶系统中，组氨酸磷酸化蛋白起到磷酸根转移作用。N-磷酸化的P-N键对酸敏感，传统的O-磷酸化蛋白质富集需要强酸环境，因此并不适合N-磷酸化蛋白质富集。Muir和Hunter等人分别制备了组氨酸磷酸化抗体，然而该方法只对组氨酸磷酸化。亟需发展中性条件下保持对磷酸化结构的富集新方法。根据磷酸激酶结构设计的二甲基吡啶胺-双锌离子在中性生理条件对磷酸根具的识别能力。根据氧化石墨烯和芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子之间π-π堆积相互作用，结合氧化石墨烯结结构优点，制备芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子功能化氧化石墨烯复合纳米材料，用于中性条件下富集磷酸化蛋白质。

发明内容

氧化石墨烯作为石墨烯的一种重要衍生物，可用于固载各种功能分子。一种芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子功能化氧化石墨烯复合纳米材料制备，及其用于中性条件下富集磷酸化蛋白质。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明涉及一种中性条件下富集磷酸化蛋白质的芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子功能化氧化石墨烯复合纳米材料。根据氧化石墨烯和芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子之间π-π堆积相互作用，制备芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子功能化氧化石墨烯复合纳米材料。首先根据亲核取代反应合成芳香环骨架二甲基吡啶胺分子，然后利用二甲基吡啶胺分子和双锌离子配位作用，合成芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子。最后根据氧化石墨烯和芳香环骨架间的π-π堆积作用实现二甲基吡啶胺双锌离子固载。利用双锌离子和磷酸根之间特异性识别作用，实现芳香环骨架二甲基吡啶胺双锌离子功能化氧化石墨烯复合纳米材料在中性条件下富集磷酸化蛋白质。在该方法中，氧化石墨烯作为基质用于二甲基吡啶胺双锌离子固载，成功用于中性条件下富集磷酸化蛋白质。

一种功能化氧化石墨烯复合纳米材料制备。