贻贝的黏着机制

贻贝通过足丝(byssus)分泌的贻贝黏着蛋白质(mussel adhesive protein,MAP)能附着在海水中的任何有机物和无机物表面,目前认为贻贝黏着蛋白质中含高浓度特殊的氨基酸DOPA(3,4-二羟基苯丙氨酸)在贻贝黏附过程中扮演重要的角色。DOPA能直接与金属氧化物通过有机金属络合反应形成稳定的络合物,也能在氧化后与其同一多肽链上或不同多肽链上的其他残基形成稳定的交联结构,进而牢固黏附于物体表面。贻贝黏着蛋白质具有黏合范围广、速度快、耐腐蚀、强度高和生物亲和性良好等优点,被认为是极好的广谱生物胶黏剂而应用于医学和生物工程等领域。

DOPA醌在Cu(100)表面吸附的密度泛函理论研究

采用广义梯度密度泛函理论(GGA)的BLYP方法结合周期性平板模型,以原子簇Cu41为模拟表面,对DOPA醌分子在Cu(100)表面不同位置的吸附模型进行了构型优化、能量计算以及Mulliken布居分析,结果表明通过相邻的羰基垂直吸附在表面的桥位是其最佳吸附方式,吸附能为247.2310kJ/mol;其次为顶位、顶位R45和穴位,吸附能分别为227.7162kJ/mol、220.7305kJ/mol和217.8456kJ/mol。Mulliken布居分析结果表明整个吸附体系发生了由Cu原子向DOPA醌分子的电荷转移。

HClO致DNA碱基dG氧化损伤的密度泛函研究

HClO与碱基dG的反应是致DNA突变的重要原因之一,应用密度泛函理论研究HClO致DNA碱基dG氧化损伤的的反应机理,在DFT(BLYP/GGA)水平上将反应过程中主要反应物、产物的几何构型全优化,确认中间体和过渡态,计算了反应路径的能量。尤其详细分析致癌氧化物1-oxo-dG→dS的转变过程,找到了转变机制。

GPCR和CaCC信号传导中的钙信号网络

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)作为最大的一类人膜蛋白受体家族和最重要的药物靶标而倍受关注,其中钙离子在细胞内信号传导级联放大中起了关键的作用。阐述了GPCR和钙激活的氯离子通道蛋白(calcium-activated chloride channel,CaCC)中的钙信号网络与生理功能以及如何干扰阻断该网络,为药物设计和很多疾病的治疗提供了依据。

HClO对贻贝粘附单元DOPA氧化的理论研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)研究贻贝粘附单元DOPA(3,4-二羟基苯丙氨酸)的结构与性质,得分子的几何构型、原子电荷分布、反应活性及热力学等参数,表明:DOPA苯环易与HClO(次氯酸)发生亲电取代反应(1),生成3-氯-4,5-二羟基苯丙氨酸,阻碍生成贻贝内超强粘附单元DOPA二联体,降低粘附蛋白间粘性;DOPA侧链易与HClO发生亲电亲核反应(2),促使DOPA侧链的断裂,降低粘附蛋白内粘性;在相同温度下,反应(1)和反应(2)的ΔG<0,且ΔG(1)<ΔG(2),反应(1)较易发生。

式根岛海绵活性物质及功能宏基因组学的应用

式根岛海绵及其高度复杂的共生体系是生物活性物质的丰富重要来源,产生以calyculins为主要成分的毒性物质.活性物质含量低,使得直接从海绵分离大量活性物质不可取.海绵共生菌是活性物质的主要生产者,但是大部分的共生菌是不可培养的,使得单纯的分离培养不能发挥很好的作用.功能宏基因组学避开了培养的瓶颈,可以获取独特的活性物质及其功能基因.对式根岛海绵2013年2月以前分离出的活性物质作一综述,并对非培养依赖型的功能宏基因组学,在蕴含大量不可培养微生物的式根岛海绵中的应用进行综述.探讨功能宏基因组在研究开发式根岛海绵及其他海绵的活性物质及有趣功能基因中的应用潜能,为研究国内海绵的丰富活性物质和有趣的基因提供一种思路和方法.

IL-18与IL-18R分子对接计算发展模拟蛋白质相互作用研究方法

本文采用高性能的Discovery Studio 2021(DS2018R2)大分子计算模拟软件,在RCSB PDB数据库中调用蛋白质文件建立其立体结构,应用ZDOCK程序算法探究IL-18亚基(AB亚基或B亚基)与IL-18R相互作用的空间结构与构象变化,计算找到了相互作用界面的氨基酸的一级序列与二级结构以及它们之间的相互作用力,并用拉氏图评估对接构象,研究发现B亚基在IL-18与IL-18R的结合中起主要作用。该计算方法与实验方法比较,可快速找到蛋白-蛋白相互作用的构象空间,优化膜蛋白相互作用的精度,其能从原子与量子水平探究细胞因子与膜蛋白受体的相互作用,其数据精确定量,有助于更深入解析分子机理。本文应用ZDOCK算法建立了通过计算模拟膜蛋白生物大分子相互作用的新领域,为细胞因子与化学因子的多肽类药物开发提供新的思路,为细菌病毒感染/肿瘤疾病的防治提供科学理论依据,在分子识别、神经元网络深度学习、生物信息处理领域具有广泛的应用。