单分子层面研究蛋白质稳定性

1、单分子层面研究蛋白质力学稳定的决定因素熊杰2015.4.30力学中的学科交叉力学蛋白质：能介导能量转化的蛋白质马达蛋白质： 定义：直接产生力学能 分类：ATP合成酶、肌球蛋白、聚合酶弹性体蛋白质 ：定义：能够为组织提供弹性、延伸性及必要的强度种类：纤维蛋白、肌联蛋白原子力显微镜设备（）：基于柔软悬臂梁力学传感器、高分辨压电定位及其他常规电子设备组装而成的相对简单的设备。The force-spectroscopy mode of atomic force microscopy (AFM).基于单分子力谱工作原理蛋白质单分子的两种拉伸模式及其力谱匀距离拉伸模式恒定的速度远离悬臂梁到达设定的距离分

2、子受力和延伸长度都可以被检测.力与伸展距离用描述高分子弹性的蠕虫链段（）拟合。distance-rampmode蛋白质单分子的两种拉伸模式及其力谱匀力拉伸模式1.力可以通过额外反馈回路控制2.力学解折叠的动力学参数直接通过试验数据获得force-ramp mode蛋白质折叠和解折叠过程中的动力学和能量路径 由于蛋白质的力学稳定性主要与其固有的折叠/解折叠的自由能图谱相关,因此了解外力诱导的蛋白质折叠和解折叠过程中的动力学和能量学是至关重要的。这也将成为寻找具有高力学稳定性蛋白质以及合理调节蛋白质力学稳定性的基础。蛋白质折叠和解折叠的两态模型蛋白质折叠和解折叠速率折叠速率解折叠速率蛋白质力学稳定

3、性是一种动力学稳定性蛋白质力学稳定决定因素蛋白质力学稳定决定因素1、解折叠自由能垒2、解折叠距离蛋白质解折叠自由能变化图像蛋白质解折叠自由能变化图像单分子力谱与计算机模拟的结合lAFM试验中分子动力学模拟提供了一个强大的工具可以用来解释在原子级别所观察到的实验现象；分子动力学模拟的预测可以被用于进一步解析单分子AFM研宄。l分子动力学模拟表明, 蛋白质的力学解折叠的过程是由它的“力学活性位点”来控制的。当“力学活性位点”被破坏时,蛋白质对抗力的主要阻力消失,蛋白质由此被解折叠。但“力学活性位点”的稳定性不是一个孤立的问题。“力学活性位点”的稳定也通过与蛋白的其它区域的相互作用来维护。疏水核堆积

4、作用对蛋白质GB1力学稳定性的影响 Three-dimensional structure of GBl ： 野生态蛋白质GB1与其突变体在热力学稳定性上的差异值; ： 两者在力学解折叠自由能上的差量拉伸GB1蛋白具有锯齿型特征的力-伸展曲线不同拉伸速度的力学解折叠实验目的：量化定点突变对解折叠自由能垒和解折叠距离的影响结论：缩小了蛋白质的力学解折叠能同时也少许移动了解折叠过渡态的相对位置疏水核堆积作用对蛋白质GB1力学稳定性的影响结论：l对蛋白质GB1上七个不同位点构建了侧链缩减的突变体,发现其中位于疏水核的三个突变体(F30L, Y45L,和F52L)对于蛋白GB1的力学解折叠力有明显的降低作用。这三个突变体同时位于受到剪切力的两个结构花样的交界面上,因此减弱受到剪切力的结构花样交界面上的疏水核堆积作用,能够降低蛋白质GB1的力学稳定性。l疏水相互作用作为一种内部的“力学钳”将两个结构花样“粘连”在一起来帮助蛋白质GB1对抗力学剪切力,保护蛋白质GB1不容易被外力解折叠。我的思考： 通过药物破坏特定癌细胞蛋白质的力