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。

阿尔茨海默病β淀粉样蛋白沉积斑块和寡聚体致病假说及其面临的挑战

阿尔茨海默病作为当下发病率较高、影响范围广泛、致病机制复杂的神经退行性疾病之一,在近40年内一直是学术界重点研究的对象。关于阿尔茨海默病关键蛋白β淀粉样蛋白及其前体蛋白(APP),则先后形成了沉积斑块致病假说和寡聚体致病假说。然而近年来随着研究技术的发展,β淀粉样蛋白沉积斑块和β淀粉样蛋白寡聚体之间的关联性的发现,使得两种致病假说的相关性提升。本文综述了近年来国际学术界对于β淀粉样蛋白及其前体蛋白致病机制的研究结果,对两种假说进行了分析,并对未来阿尔茨海默病致病机制相关研究可能出现的新方向、新热点提出展望。

单个和多个肌动蛋白力学性能的分子动力学模拟

目的探究细胞核、细胞质和细胞内外结构中单个和多个肌动蛋白的力学性能以及力学信号转导过程。方法设计特定氨基酸序列的多肽链作为单体肌动蛋白(G-actin)层次的力探针分子,采用拉伸分子动力学模拟方法研究单个和多个肌动蛋白受力和变形的关系,并与实验结果进行对比。首先,直接对探针分子两端施加拉力获得探针分子的力-移曲线,并与实验结果进行比较。其次,探究单个和多个G-actin分子在载荷作用下的机械力和变形关系,进一步分析G-actin的构象变化和规律。