Progress in measuring biophysical properties of membrane proteins with AFM single-molecule force spectroscopy

Membrane proteins are crucial in cell physiological activities and are the targets for most drugs.Thus,investigating the behaviors of membrane proteins not only provide deeper insights into cell function,but also help disease treatment and drug development.Atomic force microscopy is a unique tool for investigating the structure of membrane proteins.It can both image the morphology of single native membrane proteins with high resolution and,via single-molecule force spectroscopy(SMFS),directly measure their biophysical properties during molecular physiological activities such as ligand binding and protein unfolding.In the context of molecular biomechanics,SMFS has been successfully used to understand the structure and function of membrane proteins,complementing the static three-dimensional structures of proteins obtained by X-ray crystallography.Here,based on the authors’antigen-antibody binding force measurements in clinical tumor cells,the principle and method of SMFS is discussed,the progress in using SMFS to characterize membrane proteins is summarized,and challenges for SMFS are presented.     

对称与晶体学

对称是关于由局部构筑整体时必须遵循的基本法则。事物的美感是由局部与整体之间的和谐和协调来体现的。对称规律在晶体学中得到了淋漓尽致的发挥。在传统晶体学中空间群理论对于现代晶体学中晶体结构的测定仍有指导意义。讨论了准晶体及无公度相的对称特点。探讨了将晶体学中的平面群理论运用于艺术领域中平面构成设计的可能性     

对马氏体转变的晶体学探析

在传统晶体学指标化方法的基础上,提出一种研究取向关系的新方法,即依据K—S关系的转换矩阵,结合晶体学Carine软件对马氏体和母相之间的位向关系进行分析．对电镜实验的分析结果表明,此方法是可行的,指标化结果符合K—S关系晶体学矩阵推导．     

不同冷却条件SiCp／ZA—27复合材料界面的TEM观察

主要用透射电子显微技术（TEM）、电子探针显微分析（EPMA）和选区电子衍射技术（SAD）分析了不同冷却条件下SiCp/ZA-27复合材料的界面特征和结构,发现冷却速度明显影响复合材料的界面结构、界面相组成和复杂金属氧化物的分布以及枝晶生长过程的溶质二次分配,且复合材料慢冷时的界面比液淬时的界面复杂得多。复合材料浆液液淬快冷时的界面特征是初生α（Al)相与 SiC颗粒直接机械结合,界面光滑无界面反应产物和中间过渡相及非晶氧化物;电磁搅拌随炉冷却条件下,复合材料界面绝大部分是共晶组织与SiC颗粒直接结合,少部分是由共晶组织／岛状非晶组织／SiC组成;随炉慢冷时的界面主要是由共晶组织／非晶组织／SiC组成,金属基体与SiC直接结合的界面非常少。不同冷却条件制备的复合材料的界面存在不同厚度的非晶组织。根据界面形貌和选区电子衍射花样并结合计算机模拟计算,发现部分界面处存在第三相（如MgAl2O3,Mg6Cu3Al7等相）,合成电子衍射花样表明这些第三相与SiC或基体间无晶体学位相关系。未发现SiC与基体间有晶体学位相关系,说明α（Al)或共晶相在SiC或基体间无晶体学位相关系。未发现SiC与基体间有晶体学位相关系,说明a(Al)或共晶相在SiC表面成核的可能性较小。复合材料浆液水淬后的基体轻微衍射分析得出饱和a(Al)已发生分解反应,由白色稳定的af相和黑色中间过渡相α′及存在于黑色区域中的η相组成,af与a′的晶格常数有微小差异,晶体结构相同,两相具有良好的共格关系。η相与af的位相关系为：[-1-10]α//[-12-10]η,(1-11)a//(0002)η。     

β′—CuZn有序合金逆向孪生的晶体学机制

以β′－CuZn相为便分析了轧制应力作用下B2结构金属发生机械孪生的基本过程,并从力学和晶体结构的稳定性两个方面论证了B2结构金属的逆向机械孪生行为。结果表明,逆向孪生能保持B2结构不变,且在多晶轧制变形条件下的应变阻力最小。     

晶体学取向对多晶体材料微结构力学行为的影响

现代材料设计和制备,对材料性能的要求愈来愈高,对寿命估测准确程度的要求也日益严格。基于材料细观尺度层次的性能预测并以此控制材抖的宏观性能,是解决这一问题的一个有效途径。利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出三维多晶体材料微结构的代表性体积单元,通过C语言、Python脚本混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,使之用于多晶体材料微结构几何模型的建立、材料属性与晶粒取向的赋值、边界条件的定义以及有限元网格的划分,自主开发软件AutoORI对其生成的INP文件进行一系列修改实现晶体学取向的自动替换从而预测其晶体学取向对其微结构力学行为的影响。     

TEM对铸态Mg-Zn-Y合金的初步分析

用X-ray衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜（TEM）研究了铸态Mg-Zn-Y合金的显微组织．实验结果表明：铸态Mg-Zn-Y合金的显微组织主要由粗大的α-Mg和少量枝晶处的共晶产物构成．实验中发现，铸态组织中的α-Mg晶粒内有一种近平行四边形的颗粒状合金相沉淀析出．通过电子衍射分析确定出该合金相具有面心正交结构，与镁基体间存在着一定的取向关系．求出了该合金相的晶格参数以及α-Mg基体与该合金相的转换矩阵，根据取向关系做出镁基体和该合金相的极射投影图．     

B链氨端去三肽(B1-B3)猪胰岛素的初步晶体学研究

晶体结构的研究表明,三方二锌猪胰岛素分子的B链N端肽段呈一种伸展结构,并相当程度地露于分子的表面,运动性较大。随着周围溶液环境的改变,如在四锌胰岛素中所表现的那样,其取向可做较大幅度的改变,其中分子Ⅱ中的Bl-B8残基由原来的伸展变为α-螺旋,由于B链N端肽段的一级序列,尤其是其中的B1-B3残基,在不同种属中的变化较大,一段时间以来,占主导的看法是认为它与分子的免疫活性相关,而与其生物活性关系不大。Des-Phe~(Bl)-Ins的研究结果支持了这一观点,它几乎保留了天然胰岛素的全部生物活性,同时免疫活性明显下降。但是,随着研究的继续深入,有关Des-(Phe-Val)~(Bl-2)-pig Ins,Des-(Phe-ValAsh)~(Bl-3)-pig Ins,Des-(Phe-Val-Asn-Gln)~(B1-4)-human Ins,Des-(Phe-Val-Asn-Gln-His)~(B1-5)-human Ins等的研究表明,这系列衍生物的生物活性随着N端氨基酸的逐步减少而明显下降。因此,人们越来越认为B链N端残基可能直接参与和胰岛素受体的相互作用。     

Ca8Zn（SiO4）4Cl2：Eu^2＋,Mn^2荧光体中Mn^2＋的晶体学格位及Eu…

合成了Ｃａ８Ｚｎ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２；Ｅｕ＾２＋，Ｍｎ＾２＋荧光体，对荧光体进行了结构和光谱的测试与分析。结果表明，Ｍｎ＾２＋优先占据四面体配位的Ｚｎ格位，Ｅｕ＾２＋－Ｍｎ＾２＋之间存在着有效的能量传递。