低机械力下G-actin的弹塑性力学特性与动态构象特征研究

目的探究G-actin受到外部低机械力作用下的弹塑性力学性质、分子内相互作用改变机理及G-actin整体与局部的动态构象变化规律。方法结合磁镊拉伸实验与拉伸分子动力学模拟,得到并分析了G-actin在外部低机械力条件下的力学响应机制。首先,通过磁镊以不同拉力加载速率拉伸G-actin样品,获得了对应的力-拉伸长度曲线,统计其去折叠率分布特征和规律。其次,使用拉伸分子动力学模拟方法模拟与实验相同的加载条件,获得了G-actin受力和变形关系及分子内相互作用力。进一步详细分析G-actin整体、局部构象变化与分子内相互作用力变化规律。结果实验与模拟研究揭示了G-actin在外部低机械力作用下的分子内相互作用力、力学响应规律与分子构象的变化特征。确定了其应力应变响应模式及弹性模量、弹性极限、持久伸长量等弹塑性力学参数。验证了采用拉伸分子动力学模拟方法的可靠性和准确性;提出了一种更适用于连续介质层面研究肌动蛋白力-拉伸长度的力学模型。结论第一次通过实验方法得到低机械力下G-actin弹塑性力学性质,第一次用提出采用G-actin分子内相互作用力为主要参数,研究G-actin分子力与分子构象变化的力学响应机制。研究成果为肌动蛋白的展开与折叠过程提供了参考,为大分子动力学研究提供了新思路。