论文部分内容阅读
多肽纤维所拥有的可与蜘蛛丝相媲美的机械性质使得其成为最有发展前景的纳米材料之一。且在生物体中超过50%的多肽和蛋白质会同各种各样的生物膜和界面发生作用。其中有些蛋白质或多肽单体在吸附到界面后借助分子间相互作用形成无规聚集体或有序的β折叠结构。另外有些蛋白质或多肽单体会在吸附到界面之前先聚集形成无规聚集体,之后,在界面上调整/重组为有序结构。在本论文中,我们采用分子动力学模拟方法重点研究疏水界面对聚丙氨酸多肽链(包含12个丙氨酸,简称为A12)无规聚集体转变形成有序β折叠结构的影响,并尝试探究短多肽(Ace-KLVFFAE-NH2)在带负电界面上的自组装过程和机制。主要研究内容和结论如下:1.系统研究不同温度下,聚丙氨酸多肽链(A12)形成的无规聚集体在纯水中和水-疏水界面上的构象变化和结构调整/重组,其中疏水界面是甲基(-CH3)封端的硫醇自组装单分子层。模拟结果表明:纯水中的无规聚集体为保持最小疏水面积而维持球形构象,且当温度高于300K时按“由内到外”顺序转变形成无规β折叠结构(在温度300K时其β折叠生长基本可以被忽略,仍称作无规聚集体),其β折叠生长符合正指数生长模式?(t)=A0-A1exp(-t/t1)。与此对比,水-疏水界面上的无规聚集体按“由下到上,然后由外到内”的顺序转变形成无规β折叠结构。疏水界面上的β折叠生长也符合正指数生长模式,但具有更大的A0值,这表明疏水界面上β折叠生长更快。这是因为疏水界面不仅增强了多肽的局部浓度,而且减小了多肽的构象熵。另外,温度介导β折叠生长,在温度340K时β折叠生长速度最快。2.探究不同温度下短多肽单体(Ace-KLVFFAE-NH2)在纯水中和水-带负电界面上的自组装行为,其中带负电界面是羧基(-COO)封端的硫醇自组装单分子层。模拟结果表明:纯水中的短多肽自组装形成球形无规聚集体;而水-带负电界面上的短多肽在赖氨酸同带负电界面以及谷氨酸同吸附在界面上的钠离子间的静电吸引作用下呈“倒立U型”吸附到界面上,并最终形成多个尺寸不同的无规聚集体。升高的温度通过增强多肽均方根位移的方式促进β结构生长。