《擁擠環境中蛋白質聚合的物理機制》是依託南京大學，由秦猛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：擁擠環境中蛋白質聚合的物理機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：秦猛
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
構建與真實細胞中相似的擁擠環境，通過實驗研究並輔以模擬計算，研究beta乳球蛋白的二聚化與澱粉狀纖維化聚集過程。主要包括：通過快速動力學停流（stop-flow）等儀器設備研究beta乳球蛋白在擁擠環境中的二聚化動力學過程；研究不同環境擁擠程度、pH值、鹽等對二聚化過程的影響，揭示疏水、靜電、氫鍵等相互作用力在二聚化過程中的作用；利用螢光、紫外、TEM、AFM等設備研究beta乳球蛋白的澱粉狀纖維化聚集機制；結合實驗結果，用基於簡化模型的分子動力學方法研究在約束體系下beta乳球蛋白聚合過程。從分子層次上探索蛋白質聚合過程的物理機制，從而為澱粉狀纖維聚集相關的重大疾病的致病機理提供理論基礎。
結題摘要
通過計算模擬和實驗研究的結合，研究了beta-乳球蛋白、溶菌酶以及相關肽段的二聚化、多聚化和進一步自組裝聚集的動力學過程和物理機制，並創新性地將抗癌藥物引入到蛋白質自組裝體系中，實現了蛋白質納米粒子載藥體系的製備。簡要概括如下：（1）我們研究了beta-乳球蛋白二聚化的動力學過程，得出其先二聚化再摺疊的動力學過程。（2）為了簡化蛋白質聚合的複雜性，根據蛋白質相關肽段特徵，我們設計了離子互補型多肽EMK16-II，研究了其自組裝聚集的物理機制，並製備出可注射的水凝膠體系。我們還設計出具有螺旋狀聚集特徵的短肽EMK16-II，並研究了其由alpha-螺旋結構作為自組裝結構單元聚集的動力學過程，這為其做為新型生物材料的製備提供了理論基礎。（3）我們還研究了在細胞生理條件下，紫外光照誘導的蛋白質變性和自組裝聚集的動力學過程，發現在不同的光照條件下，蛋白質可以自組裝成澱粉狀纖維或者球狀納米聚集體，對其機制進行了系統的研究。此外，我們還創新性地將抗癌藥物（阿黴素）引入到蛋白質自組裝體系中，通過光控條件實現了“一步合成”蛋白質包裹藥物的蛋白質納米粒子載藥體系的製備。我們套用物理光控的方法不僅能夠實現對蛋白質和藥物複合系統自組裝的主動控制，還能夠有效避免傳統化學合成方法所引入新的雜質的不足，是可控蛋白質自組裝研究的一大突破。（4）此外，我們還研究了外力作用下蛋白質變構等方面的研究。 我們的研究展示了分子動力學模擬和實驗研究的結合成為蛋白質分子相互作用和自組裝聚集動力學過程研究的有效手段。我們進一步的研究將利用蛋白質和多肽分子的寡聚化以及自組裝聚集的機理，合成新型生物功能材料並將其利用到組織修復、癌症治療等實際套用中去。項目完成了預期目標，共發表論文14篇（其中SCI論文13篇，包括Adv. Healthcare Mat. 1篇，Proteins 2篇，Chem. Commun. 2篇和Biophy. J. 2篇等），申請專利3項(1項已獲得授權)，項目資助的研究結果還撰寫了Uversky教授主編、Elsevier出版的《Bionanoimaging》書的1章。另外項目資助的研究結果作為成果申報的重要部分還獲得教育部自然科學優秀成果一等獎 1項。
