《蛋白質摺疊的單分子力譜研究》是依託南京大學，由曹毅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：蛋白質摺疊的單分子力譜研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曹毅
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
蛋白質摺疊問題既與很多疾病相關，也是生命科學中非常重要的基礎問題。傳統的基於巨觀層面上的實驗研究極大地豐富了我們對蛋白質摺疊機理的認識。單分子實驗方法的可以進一步對一些特殊摺疊行為如下山式摺疊、天然態中的不同構象微態的存在、誤摺疊和輔助因子介導的摺疊和結合的協同等的機理研究提供獨特的視角。本項目將藉助基於原子力顯微鏡的單分子力譜這一新穎的研究手段，結合蛋白質工程和分子動力學模擬，以一些典型蛋白為模型，來研究這些特殊的蛋白質摺疊行為。我們將從單分子的角度觀測在摺疊或者解摺疊態中少量存在的特殊構象，捕捉摺疊過程中瞬間存在的摺疊中間態，甚至觀測出同一蛋白質分子的不同的摺疊路徑，從而豐富人們對蛋白質摺疊的認識。在此基礎上，我們將進一步定量測量這些特殊摺疊的動力學，從實驗上刻畫出這些蛋白摺疊的能量面的形貌，從而在能量面的層次揭示出這些特殊摺疊行為的物理根源。
結題摘要
蛋白質摺疊是生物與物理交叉研究方向的重要問題。蛋白質摺疊是生物分子自發、精密自組裝的典型代表。本項目通過基於原子力顯微鏡的單分子力譜，研究了多種有著特殊摺疊行為的蛋白在受力下的解摺疊和摺疊的物理機制，研究了含金屬離子的蛋白摺疊和解摺疊受外力的調控，並收到蛋白質錯誤摺疊形成澱粉樣聚集的啟發，設計製備了多種可自組裝的多肽水凝膠，研究了其力學特性與序列之間的關係，以及對其力學特性的調控。這些研究既豐富了人們對蛋白質摺疊機理的認識，也為模仿蛋白質的摺疊、聚集機制來製備功能生物材料奠定了基礎。 重要的研究結果包括：1.提出了在生物體內，許多蛋白質分子處於受力環境，其摺疊與功能均收到外力的調控的思想。我們發現凝溶膠蛋白的摺疊與構象變化在10pN的外力存在下與不受力的情況存在顯著差異，這為體內凝溶膠蛋白的激活機制提出了新的解釋。2.針對GolB蛋白中動態的金硫鍵的形成機制進行了探索，發現蛋白質的微環境可以顯著調控金硫鍵的力學強度，從而使得它在金的轉運蛋白GolB中更加“動態”。這一研究豐富了我們對金屬蛋白摺疊、構象的認識。3.揭示了單個亞基的PAS-B蛋白的複雜摺疊機制，發現其存在多種摺疊路徑。4.系統研究了多肽自組裝能量面與蛋白質摺疊之間的異同，發展了基於原子力顯微鏡成像的測量單根自組裝纖維力學特性的實驗方法。 本項目執行期間，共發布相關SCI論文14篇，包括Nature Communications 1篇，JACS 1篇。參加國際國內會議10人次，作邀請報告4人次。本人獲得2014年國際純粹與套用物理協會 C6 青年科學家獎。培養博士生3名，碩士生2名。
