生物大分子摺疊超快動力學新方法研究

《生物大分子摺疊超快動力學新方法研究》是依託華中科技大學，由劉筆鋒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：生物大分子摺疊超快動力學新方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉筆鋒
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

生物大分子的功能取決於分子結構，如何形成活性三維結構，即摺疊動力學，是當前生物物理學研究中最為活躍的前沿領域之一。核酸和蛋白質複雜的摺疊是由眾多簡單、局部和超快的摺疊迭加而成的。揭示生物大分子精細的摺疊過程，動力學測量的時間解析度是最大的挑戰。在前期工作基礎上，本項目提出一種基於微流控生物晶片的微流分子交叉束方法，通過微流體在晶片微通道內的高速碰撞，以連續流的方式，實現適用於生物學研究的液相體系超快混合，從而建立簡單、可靠和普適性強的表征生物大分子摺疊超快(時間解析度為10-100納秒)動力學的新方法，將生物分子反應動力學從經典的停留技術的毫秒級解析度大跨度推進到以連續流為基礎的納秒級水平，並套用該方法表征單鏈核酸和鈣調蛋白的摺疊動力學過程。本課題對於深入探討核酸和蛋白質摺疊的機制、摺疊動力學與功能的關係等基礎性生物學問題具有重要科學意義，並促進生物物理學科的發展和人才培養。

結題摘要

生物大分子的功能取決於分子結構，如何形成活性三維結構，即摺疊動力學，是當前生物物理學研究中最為活躍的前沿領域之一。核酸和蛋白質複雜的摺疊是由眾多簡單、局部和超快的摺疊迭加而成的。揭示生物大分子精細的摺疊過程，動力學測量的時間解析度是最大的挑戰。本項目提出了一種基於微流控生物晶片的“交叉微流束”方法，通過微流體在晶片微通道內的高速碰撞，以連續流的方式，實現適用於生物學研究的液相體系超快混合，從而建立簡單、可靠和普適性強的表征生物大分子摺疊超快動力學的新方法，將生物分子反應動力學從經典的停留技術的毫秒級解析度大跨度推進到以連續流為基礎的納秒水平，並套用該方法表征了單鏈核酸(dT35)、細胞色素c的摺疊動力學過程，觀察到了前人沒有揭示的生物大分子最早期的摺疊過程；進一步發展了高粘度液體超快混合技術，並探討了G四聚體在分子擁擠條件下的摺疊過程。本項目發表SCI論文7篇，申請國家發明專利3項,應邀在國際學術會議上做邀請報告7次，國內學術會議邀請報告2次。本課題對於深入探討核酸和蛋白質摺疊的機制、摺疊動力學與功能的關係等基礎性生物學問題具有重要科學意義。