《細胞粘附蛋白鍵合的計算機模擬》是依託南京大學，由胡晶磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：細胞粘附蛋白鍵合的計算機模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡晶磊
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
細胞粘附在組織形成、免疫回響、信號傳遞等與生命密切相關的過程中發揮著極其重要的作用。它是通過細胞粘附蛋白（以下簡稱CAP）這類生物高分子之間非共價鍵形式的特異性鍵合而形成的。如何表征這類蛋白之間的鍵合作用是在分子尺度上理解細胞粘附的一個基本科學問題。由於涉及CAP的擴散與構象變化及其與細胞膜之間的複雜耦合，理論與實驗上對CAP鍵合作用的定量描述仍然是一個懸而未決的問題。.本項目擬採用有效的細胞膜與CAP分子模型，通過計算機模擬，考察CAP鍵合的動力學與平衡常數，CAP複合物在細胞膜上的橫向擴散及相互作用，CAP複合物聚集團簇的結構及動力學等重要問題，以期解決定量表征CAP鍵合的問題，揭示細胞粘附區域的微觀結構、動力學與CAP複合物的擴散、相互作用之間的物理關聯。本項目擬開展的工作對設計進一步的實驗研究，發展更加合理的細胞粘附理論模型，都具有重要的意義。
結題摘要
本項目採用基於格子的細胞粘附統計力學模型和細胞粘附蛋白的粗粒化分子模型，採用蒙特卡洛和分子動力學兩種基本的模擬方法，對細胞粘附蛋白（CAP）的特異性鍵合開展了深入研究，主要研究內容與發現包括： （i）CAP在細胞膜上分布的不均勻性影響其鍵合。具體地，在細胞膜——細胞膜粘附區域，CAP在脂筏上的聚集與細胞膜的熱漲落協同促進CAP的鍵合；而在細胞膜與表面固定有配體的基底粘附中，CAP的鍵合則依賴於配體在基底上的分布。 （ii）CAP在細胞膜上誘導產生的曲率影響其鍵合。我們結合計算機模擬與理論計算，發現CAP誘導的曲率通過擾動細胞膜的彈性形變以及引發細胞膜上蛋白間的排斥來影響鍵合，揭示了誘導細胞膜產生曲率的能力是CAP的重要分子特性。 （iii）CAP的構象柔順性影響其鍵合。我們通過分子動力學模擬獲得了具有不同持久長度的CAP分子的鍵合常數與其在細胞膜上面積濃度的定量關係。截止到目前，我們已經發表4篇SCI論文，有1篇處於審稿階段。此外，該項目仍然有2個相關工作正在進行之中。我們所取得的研究成果有助於理解已有的細胞粘附實驗結果，為生物膜黏附過程提供物理見解，並為設計後續實驗提供思路與理論指導。
