抗菌肽HP(2-20)与POPE脂膜相互作用的分子动力学模拟

作为传统抗生素有力的候选者,抗菌肽是先天免疫体系中的重要组成成分.抗菌肽从起初的接触至随后稳定地吸附到细菌CC的质膜之上,是抗菌肽发挥其抗菌功能的关键初始事件.为揭示这一尚未明了的过程,文中使用分子动力学模拟方法,通过构建抗菌肽HP(2-20)与POPE脂双层的体系,模拟了HP(2-20)与POPE脂膜间的非特异相互作用.结果表明:抗菌肽的N端最先与脂膜接触,随后抗菌肽将维持一种倾斜的姿态,经历一个旋动插入脂膜的过程;同时,抗菌肽将束缚膜上与其邻近的磷脂分子的运动,导致膜的不均匀性,增强脂膜磷脂分子的无序波动,为其它自由的抗菌肽分子更深的插入提供了机会.     

石墨烯和氧化石墨烯对细胞脂膜破坏作用研究

石墨烯作为一种新型材料不断受到关注,如何与生物分子(如蛋白质、细胞脂膜等)发生作用是其生物相容性方面的重要问题之一.石墨烯以sp2杂化的碳为主的成键方式,形成独特的二维结构,具有显著的疏水特征.细胞脂膜主要是由双亲的磷脂分子在水环境中自组装而成.早期实验组观察到石墨烯的抗菌现象,认为锋利的侧边可能会以类似于刀片的方式插入、切割细胞膜.在理论上,我们阐述了一种可能的石墨烯的细胞毒性的分子机理:石墨烯不仅会通过主动插入、切割细胞脂膜,而且会将大量的磷脂分子抽离细胞脂膜,从而破坏细胞膜的完整性导致细胞死亡;尽管氧化石墨烯表面分布着大量的亲水氧化基团,但氧化基团高关联分布特点致使氧化石墨烯有着类似的破坏细胞脂膜的能力.本文综述了石墨烯、氧化石墨烯纳米片与细胞脂膜相互作用的理论研究进展,着重阐述石墨烯和氧化石墨烯从细胞脂膜中大量地抽取磷脂分子的过程以及在此过程中环境水分子所起的关键作用.在石墨烯、氧化石墨烯和细胞脂膜的相互作用中所表现出的特点有可能是一种共性,也会出现在其他疏水特性的纳米材料(如纳米碳管、碳纳米线和大面积的富勒烯等)与细胞脂膜的相互作用过程中.     

二棕榈磷脂酰胆碱单分子膜诱导碳酸钙结晶

磷脂单分子膜是生物膜的简化模拟体系,采用二棕榈磷脂酰胆碱(DPPC)作为单分子膜的成膜材料将使该领域的研究进一步接近生物体系。利用LB技术,模拟生物体系研究二棕榈磷脂酰胆碱(DPPC)单分子膜对碳酸钙晶体生长的取向和形貌的控制作用。研究表明DPPC单分子膜对碳酸钙晶体的取向和形貌有很好的控制作用。     

海鞘类抗菌肽的研究进展

抗菌肽(AMPs)是生物体先天性免疫防御体系中对抗细菌和真菌感染的的重要因子,近几年来,从海鞘类的血细胞中提取出多种抗菌肽,根据一级结构的不同将其分为三种类型:(1)线性α-螺旋结构的两性抗菌肽分子:包括clavanins,styelins和clavaspirin;(2)含有DOPA残基的抗菌肽分子:包括plicatamide和halocyamine;(3)含有二硫键的抗菌肽分子:包括halocidin和dicynthaurin.本文对这些抗菌肽的结构,功能,抗菌机制和应用前景进行了综述,并对抗菌肽在海鞘类自身防御中的作用进行了探讨.     

脂质体模型在抗菌肽膜作用机制研究中的应用进展

抗菌肽是一种阳离子、两亲性的膜活性多肽,具有广谱抗菌活性,改变膜渗透性,且对宿主正常细胞的毒副作用较小的特点.近年来研究表明,抗菌肽最基本的作用方式是破坏细菌的细胞膜结构,因此抗菌肽膜作用机制的研究引起了人们的广泛关注.为了研究抗菌肽与细菌细胞膜的相互作用,根据细胞膜磷脂成分的差异,以脂质体模拟细胞膜的模型,逐步成为抗菌肽结构与功能研究中的常用方法.对脂质体模型在抗菌肽结构、功能以及膜作用方式等研究中的作用、意义和方法进行了综述.     

四苯基卟啉类色素双分子层类脂膜光电极行为的研究

人工色素双分子层类脂膜(PBLM)是一项新颖的研究课题。本文描述了四苯基卟啉(TPP)类色素双分子层类脂膜光电转换的实验及其结果。并据此定性地详细讨论了这个体系水膜界面的光电极行为。     

碱性磷酸酶定位方向对DPPC液晶单层膜热力学特性的影响

采用3种不同方法将碱性磷酸酶(AP)添加在DPPC单层膜系统中,从热力学角度研究了AP对DPPC单层膜的影响,旨在从分子水平探讨AP分子与磷脂生物膜的作用机理。结果表明,用共同铺展法和亚相溶解法添加AP后,DPPC单层膜的相变不受影响。在低表面压力下,AP在膜上的定位从长轴与界面平行变为垂直方向,这改变了膜体系中分子间的相互作用力,减小了膜体系的混乱程度,增大了膜体系的能量。而用亚相注入法添加蛋白AP后,DPPC单层膜的相转移变得不明显,在低表面压力下AP分子的定位方向不变。在高表面压力下,AP分子可能被DPPC胶束包裹,并释放到单层膜外,这不仅改变了体系分子间的相互作用力,而且增大了体系的混乱程度,并减小了体系能量。碱性磷酸酶分子的定位方向对其与磷脂膜的相互作用起到至关重要的作用。     

小分子气体在烯烃共聚膜中扩散行为的分子动力学研究

采用分子动力学模拟方法,研究了小分子气体(氧气分子和氢气分子)在烯烃共聚物乙烯/1-己烯膜中的扩散性能。主要探讨了分子主链结构中共聚物单体的比例,以及气体分子大小对扩散系数和自由体积的影响。模拟过程中采用Compass力场,对共聚物模拟体系进行NPT系综动力学优化,计算得到其密度,并与实验值进行对比,使模拟体系接近于真实体系;随后进行NVT模拟,得到500ps时间的小分子运动轨迹,由爱因斯坦方程计算出气体分子在烯烃共聚物中的扩散系数,并与文献报道的实验数据进行对比。结果表明,随着共聚物中1-己烯含量的增加,氧分子和氢分子的扩散系数也呈增大趋势,与共聚物中分子间相互作用力的变化分析一致。说明分子动力学模拟方法是一个有效计算、预测小分子在不同比例烯烃共聚物中计算扩散系数的方法。     

磷脂形状对生物膜自组织结构的影响

采用聚合物自洽场理论研究了构成生物膜的磷脂分子的形状对含有2个跨膜蛋白的生物膜自组织结构的影响.每个磷脂分子由一条疏水的尾巴和亲水的头构成,可以看作一根接有亲水头的高分子链.由系统自由能求极小,可以得到系统的平衡态构型.结果发现,当磷脂分子具有头尾对称的柱状形状时,生物膜形成的是人们熟知的通常形态;而当磷脂分子头部比较大、整体形成锥形结构时,生物膜可以形成孔洞结构.随着2个跨膜蛋白之间距离的增加,生物膜会依次形成两孔洞、三孔洞和四孔洞.通过改变跨膜蛋白不同的疏水程度和磷脂分子头尾的体积比,构造出了生物膜结构形态的相图.这一发现对于理解蛋白质-磷脂膜的相互作用、生物膜的融合分裂以及脂质筏的形成等具有重要的意义.     

气液界面阳离子型Gemini表面活性剂-硬脂酸混合单分子膜性质

研究了阳离子型Gemini表面活性剂([C18H37(CH3)2N —(CH2)3—N (CH3)2C18H37],2Br-,简写为18-3-18,2Br-1)和硬脂酸(SA)混合单分子膜在气液界面上的性质;测定了这一混合体系的表面压-平均分子面积(-πA)等温线;计算了混合单分子膜的压缩比(κ)以及过剩面积(Aex)与混合单分子膜的组成(硬脂酸的摩尔分数,xSA)的关系;给出了过剩面积和理想混合面积之比与混合单分子膜组成的关系;并用原子力显微镜(AFM)观察了单分子膜在不同组分下的形貌。结果显示:表面压起始增加值所对应的平均分子面积随xSA增加而降低,并且混合单分子膜由液态扩张膜向凝固态膜转变,混合单分子膜出现严重的负偏离现象。由混合单分子膜的可混合性和非理想性可看出,18-3-18,2Br-1与SA在气液界面上存在较强的相互作用,它们之间容易混合。AFM图像还说明18-3-18,2Br-1分子难以成膜,SA分子易于成膜,在18-3-18,2Br-1中加入SA可以增加18-3-18,2Br-1成膜的可能性。