生物膜內微觀疇的性質及形成機制的計算機模擬研究

《生物膜內微觀疇的性質及形成機制的計算機模擬研究》是依託浙江師範大學，由梁清擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：生物膜內微觀疇的性質及形成機制的計算機模擬研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：梁清
• 依託單位：浙江師範大學

項目摘要

生物膜中的微觀疇結構在生物膜內外信號傳遞、物質能量交換等生物過程中起重要作用。然而，由於真實生物膜的形狀、內部成分和結構的複雜性，這類疇結構的性質以及形成的微觀機制人們仍然知之甚少。在這個項目中，我們將採用分子動力學、自洽場等計算機模擬方法，分別從動力學和平衡態的角度系統地研究各種因素對生物膜內微觀疇的性質和形成的影響，試圖從分子尺度上揭示這些疇結構形成的微觀動力學機制以及疇的穩定性、疇內分子之間的相互作用和分子的排列規律等性質。我們的結果將從物理的角度對目前生物膜結構研究中具有挑戰性和存在爭議的問題提供新的見解，增進人們對生物膜結構的認識，為疇結構在真實生物膜的信號傳遞和物質能量輸運等生物功能中的作用提供一些理論參考。

結題摘要

由於其結構、性質和成分的複雜性，生物膜（細胞膜）的微觀結構一直存在著較大的爭議。在這個項目中，我們採用粗粒化的分子動力學方法研究了生物膜內微觀疇結構可能的形成機制及這些疇結構的物理化學性質。首先，我們研究了位置和取向固定的多肽鏈（peptide）對由飽和脂質、不飽和脂質與膽固醇組成的膜內微觀疇結構的影響。我們主要考察了肽鏈的空間分布及其與膜的疏水層厚度之間的失配效應對膜內疇結構的形成以及肽鏈在脂質疇內的分布的影響。我們發現，與含有可自由移動的肽鏈的膜相比，在我們的系統中，肽鏈與膜之間的疏水失配效應對於膜內疇結構的形成以及肽鏈在脂質疇內的分布的影響更加顯著。另外，我們還研究了膜的彎曲與膜內脂質和肽鏈/蛋白質側向分布之間的相互影響。結果表明，膜的彎曲能夠顯著影響到脂質以及肽鏈/蛋白質的空間排列和肽鏈的有效形狀，從而影響到脂質及肽鏈/蛋白質在膜內的側向分布。反之，肽鏈或蛋白質分子的嵌入又會影響到膜的彎曲。總之，本項目的研究結果提供了細胞膜內微觀疇結構的性質和形成機制的一些新的理論觀點。