《流體剪下力對蛋白質構象轉換與聚集行為的影響機制》是依託清華大學，由盧滇楠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：流體剪下力對蛋白質構象轉換與聚集行為的影響機制
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：盧滇楠
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
流體剪下力廣泛存在於眾多生物反應和分離過程中，也是導致生物大分子變性失活的重要原因。因此流體剪下力對蛋白質結構影響的作用機制是涉及眾多生物化工和生物醫藥工程的共性和基礎科學問題，其核心和難點在於描述流體剪下力對蛋白質構象產生影響的時空特性。本申請擬發展流體力學與多尺度分子模擬相結合的方法來模擬剪下力場中蛋白質的構象變化，並且將分子模擬與蛋白質結構分析表征、蛋白質與界面相互作用分析表征以及流動和傳質過程實驗相結合，以胰島素、溶菌酶、綠色螢光蛋白和尿酸氧化酶為模型蛋白質，以微流體裝置、攪拌裝置和納米孔道為典型工況，從單分子、多分子和過程層次揭示流場力學性質（流動相似準數與流動形式）、流體化學性質（流體組成、粘度）和流場界面性質對蛋白質構象變化的微觀機制以及巨觀熱力學和動力學特性的影響作用規律，為新型生物反應和分離設備與介質的設計以及流動、傳質和反應過程最佳化與調控提供理論與實驗依據。
結題摘要
流體剪下力廣泛存在於眾多生物反應和分離過程中，也是導致生物大分子變性失活的重要原因，其核心和難點在於描述流體剪下力對生物大分子產生影響的“時”“空”特性。該項目執行期間，通過發展分子動力學模擬、粗粒化分子動力學、拉伸分子動力學和DFT理論在內的多尺度模擬方法，從單分子、分子群和納米器件三個層次上闡釋了生物大分子結構變化與環境外力之間的關係，通過構建外場存在條件下生物大分子構象變化的理論模型，描述了上述時空特性，面向大分子藥物遞送、納米酶製劑和納米流動三個具體實際套用問題，開展了基礎理論和實驗研究。具體而言，以AqpZ為模型蛋白質，採用分子動力學模擬和經典密度泛函理論研究了支撐型水通道蛋白磷脂組裝以及剪下力對結構和功能的影響，研發海水淡化技術提供了新的可能；以分子模擬和實驗研究為主要手段，從分子水平研究siRNA與高分子PMAL的相互作用、形成複合物後的穩定性及複合物與雙層磷脂膜的相互作用，研究了不同條件下PMAL介導siRNA跨膜運輸過程，為siRNA遞送載體的分子設計提供理論基礎；以藥物中間體7-氨基頭孢烷酸製備過程中所需的D-胺基酸氧化酶（DAAO酶）為研究對象，利用外場以抵抗酶納米凝膠製備過程中所造成的剪下力失活。 在本基金支持下，課題組進行了大量相關領域的嘗試工作，取得了很好的研究進展，四年間在該基金支持下已經發表SCI論文11篇（均標註），其中封面文章1篇；國際會議口頭報告4篇，國際會議牆報3篇，獲得國際會議最佳論文獎項1項，最佳國際會議牆報獎1項；國內會議6篇；培養博士博士後1名（聯合培養），博士研究生1名（聯合培養），碩士研究生3名；申請國家發明專利4項，其中獲得授權3項。尚有部分研究成果正在歸納和總結之中。
