基于分子动力学研究单壁纳米管与两种典型蛋白相互作用的机制

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zxi666
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
纳米材料由于具有特殊的物理化学性质而被广泛关注。然而,近年来的多项研究证明,纳米材料自身具有潜在的毒性,进入机体可能会产生肺毒性、生殖毒性、心脏毒性、神经毒性等。因此,在分子水平研究纳米材料与生物大分子的相互作用至关重要。单壁纳米管(SWCNT)作为众多纳米材料的一个代表,由于其自身具有新颖的理化性质而使它在科技与工业中被广泛应用。单壁纳米管可以通过多种途径进入机体,并可以与体内的多种蛋白质结合,这导致单壁纳米管(SWCNT)对机体可能具有潜在的毒理效应。因此,在本论文中,我们选择牛血清白蛋白(BSA)和雌激素受体ERα为模型蛋白,通过体内实验、光谱实验以及分子动力学模拟等方法,研究单壁纳米管(SWCNT)与这两种蛋白相互作用的分子机制。本工作对于我们理解单壁纳米管对其他蛋白等生物大分子的作用机制具有一定的参考意义。在论文的第二部分,我们通过光谱实验以及分子动力学模拟探讨了牛血清白蛋白(BSA)与单壁纳米管(SWCNT)的相互作用模式。牛血清白蛋白(BSA)是血清中含量最为丰富的一种蛋白质,可以结合多种外源性化合物。荧光猝灭实验及竞争取代实验证明单壁纳米管(SWCNT)可以与牛血清白蛋白(BSA)结合,其结合位点位于牛血清白蛋白(BSA)的子域subdomain IB;热力学实验、圆二色谱分析证明单壁纳米管(SWCNT)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用以疏水作用为主导、SWCNT对BSA的猝灭机制为静态猝灭;SWCNT的结合导致了BSA二级结构的改变。分子动力学模拟进一步证明了疏水相互作用是单壁纳米管(SWCNT)与牛血清白蛋白(BSA)结合作用的主要驱动力;结合自由能计算更进一步说明SWCNT的结合位点位于BSA子域subdomain IB;残基网络分析表明单壁纳米管(SWCNT)的结合使结合空腔附近的残基相互作用网络发生了较大的改变,破坏了牛血清白蛋白(BSA)的二级结构与三级结构。在论文的第三部分,我们通过体内实验、光谱实验以及分子动力学模拟等方法,研究单壁纳米管(SWCNT)与雌激素受体ERα的相互作用机制。雌激素受体是核受体超家族的成员之一,是影响生殖系统发育及功能的重要组成部分,与单壁纳米管(SWCNT)的相互作用可能导致机体的生殖毒性。因此,我们通过荧光猝灭实验证明了单壁纳米管(SWCNT)可以与雌激素受体ERα结合;通过对大鼠血清中雌二醇水平的测定与免疫印迹分析证明了在大鼠体内低剂量暴露单壁纳米管(SWCNT)导致了大鼠体内雌二醇水平的升高以及雌激素受体ERα的表达降低,这证明单壁纳米管(SWCNT)可能具有雌激素干扰效应。同时,分子动力学模拟证明了单壁纳米管(SWCNT)与雌激素受体ERα具有较强的结合亲和力,其结合破坏了雌激素受体ERα的残基相互作用网络,尤其是对氢键网络的破坏较为严重,蛋白的二级结构被破坏。从以上结论我们可以推断单壁纳米管对雌激素受体ERα具有潜在的毒性,影响它的天然活性,可能造成机体相关功能的紊乱与失调。
其他文献
排序论具有丰富的理论研究价值.排序可分为经典排序和现代排序.较经典排序而言,现代排序突破了经典排序的基本假设.对于多目标排序,人们通常关心四种模型,即分层最优、约束性
贫困问题在全球具有普遍性,是当今世界面临的最严峻的问题之一。近年来,我国随着全面建成小康社会的临近,国家高度重视扶贫工作,制定脱贫攻坚战略,不断加快脱贫攻坚进程,取得了历史性成就,贫困发生率大大降低,农村贫困问题在一定程度上得到较大解决。然而,精神贫困问题成为当前我国农村反贫困一个重要阻力,反贫困进入啃硬骨头、攻坚拔寨阶段。本论文主要研究农村贫困户精神贫困问题,选取江西省D县作为调查地点,调查发现
Dade基是构造有限群的不变式环的参数系的一种工具,即Dade基的轨道的顶端陈氏类构成了不变式环的一组参数系.当域是无限域时,群作用下的表示空间一定存在Dade基(见文献[1]).
目的:利用磁共振序列MRS及DKI,对T2DM患者双侧海马及后扣带回损害进行初步研究,探讨磁共振多种序列在T2DM双侧海马及后扣带回损害中的综合应用价值,为T2DM双侧海马及后扣带早
贵州省煤层地质条件较复杂,煤矿瓦斯事故时有发生。煤层瓦斯压力的测定是判定煤层突出危险性的重要一环,然而在钻孔布置条件、封孔质量以及现场地质条件等因素限制下,煤层瓦斯压力难以测出或测得瓦斯压力与实际值相差较大,进而导致在煤矿瓦斯防治工作中容易形成误判。为此,本文以煤层瓦斯压力为切入点,以贵州某矿为研究对象,采用理论分析、数值模拟及试验研究等方法对煤层瓦斯压力与钻孔初始瓦斯涌出特性进行研究,探讨了通过
语料库语言学是一种以语料为语言描写起点或以语料为验证有关语言假设的方法,其研究基础为语料库。随着计算机科技的发展,语料库建设和语料库驱动的研究取得了迅猛发展。为语
目的本论文旨在利用二维斑点追踪成像技术(2D-STI)评价阻塞性呼吸睡眠暂停低通气综合征(OSAHS)合并慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者右室收缩功能。方法收集共计84例OSAHS患者,根据是否
随着我国经济现代化建设的高速推进和发展,在山区大量进行公路和铁路的软岩隧道开挖施工,而层状软岩隧道的非对称大变形等地质灾害由于其危险程度大、治理成本高以及整治效果不佳等问题,一直是工程界所面临的难题。层状岩层是一种典型的复杂岩体,其岩体的变形与破坏与多种因素息息相关,当这些不利因素相互组合时,会直接产生多种不利的组合形式,且这些不利组合的岩体变形机理各不相同,进而发生非对称大变形现象。刚性锚杆支护
远震层析成像对于反演研究区域的深部结构信息具有重要的意义。但是由于计算能力和存储能力的限制,基于数值求解波动方程的远震全波形层析成像方法仍然难以利用高频的远震数
近年来,随着我国草牧业的快速发展、种植结构的调整、“振兴奶业苜蓿发展行动”等项目的实施以及专家学者的建言。紫花苜蓿(Medicago sativa L.)在现代农牧业中的作用越来越突出,市场需求越来越大,苜蓿产业迎来了属于自己的机遇与春天,同时苜蓿产业的发展也存在着诸多挑战。主要困境就是我国苜蓿种子生产技术落后,种子产量较低,苜蓿生产用种子严重依赖进口。西北干旱地区历来是我国农作物、蔬菜种子的制种