《ATP水解機理對肌動蛋白組裝成纖維過程的影響》是依託湖南大學，由郭坤琨擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：ATP水解機理對肌動蛋白組裝成纖維過程的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭坤琨
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
細胞運動在細胞生命活動中占有重要的地位，而細胞骨架網路的動態結構變化是細胞運動的主要驅動力。作為細胞骨架的一種，探索肌動蛋白纖維的動態結構對細胞運動的機制具有十分重要的生命意義。為研究這類纖維的動態結構，非常有必要研究肌動蛋白纖維的聚合動力學和ATP水解機理等基本問題。科學家們普遍認為肌動蛋白單體的聚合動力學緊密耦合著ATP水解機理，但目前尚未完全清楚ATP水解機理。為了研究這些懸而未決的基本問題，開展了一系列的仿生實驗。這些實驗觀察到肌動蛋白纖維的長度存在明顯的漲落行為，而該行為與ATP水解機理息息相關。而通過肌動蛋白纖維的解聚實驗則提出了新的水解機理模型。這些實驗結果為我們研究肌動蛋白聚合動力學的理論研究提供了一定生物背景基礎。理論的研究不但可以證實實驗結果，還可詮釋實驗中尚未清楚的問題。我們選擇耦合ATP水解機理的肌動蛋白單體聚合作為切入點，探討聚合動力學中存在的相關物理問題。
結題摘要
細胞運動和細胞分裂在細胞生命活動中占有重要的地位，而細胞骨架網路的動態結構變化是細胞運動和細胞分裂的主要驅動力。探索肌動蛋白纖維的動態結構對真核細胞運動的機制具有十分重要的生命意義，而探索FtsZ環的動態結構對原核細胞分裂的作用機制有重要生命意義。為研究這些細胞骨架的動態結構，非常有必要研究肌動蛋白纖維和FtsZ動態環的生成動力學、動態圖譜結構和ATP/GTP水解機理等基本物理問題。因此，本項目基於真核細胞的細胞骨架肌動蛋白纖維和原核細胞的細胞骨架FtsZ纖維，從粒子基模擬和蒙特卡羅模擬、理論分析，以及耦合相場動力學和FtsZ環構象描述的理論模型的建立，考慮單根肌動蛋白纖維具有不同水解機理，到單根肌動蛋白纖維穩態圖譜的生成動力學和結構塑性，尤其是肌動蛋白纖維在臨界濃度附近存在的長度漲落，到細胞中央動態FtsZ環的動態態構象、細菌收縮作用力的產生機理、細胞分裂時間等方面，以及它們在細胞分裂和細胞運動等生命過程中的作用機制都作出了深入的理論研究。該研究具有基礎性和前瞻性，對生命科學和軟物質物理學具有極其重要的理論指導意義。
