导　　师： 李理波

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 基因承载着生命的遗传密码,蛋白是遗传密码的表达者,探索两者的奥秘将有助于我们解读遗传信息,揭开生命的秘密,推动基因治疗和未来“精准医疗计划”的发展,引发医学的新革命。本研究通过分子动力学模拟探索MoS纳米孔在生物分子检测中的应用,具有广泛的应用前景,如基因测序,蛋白质检测,基因治疗;设计MoS纳米孔检测装置有助于突破传统分子检测技术的局限,克服石墨烯纳米孔装置的不足。采用全原子分子动力学模拟探索使用MoS纳米孔进行蛋白质测序的可行性。研究集中于生物学中极重要的苯丙氨酸-甘氨酸重复的多肽(FG-nups)—核孔运输机器的一部分。有趣的是,FG-nups等多肽会自发吸附在MoS膜上,并且在受到外加电压或静水压差的驱动时表现出逐步穿孔的特征。降低肽的电荷密度或增加肽的疏水性会降低穿孔速度。然而,即使带电氨基酸与疏水性氨基酸的比率低至1:8时,也能观察到由外加电压驱动的单向和逐步穿孔过程。多肽穿过纳米孔可以产生与纳米孔中氨基酸类型相关的离子电流的逐步调制,表明通过检测阻塞离子电流来进行蛋白质测序是可行的。为了探索Mo-only,S-only和Mixed三种类型MoS纳米孔检测单链DNA(ssDNA)的效果,首先研究了ssDNA与MoS表面的相互作用对穿孔过程的影响。为了定量表征ssDNA的吸附过程,计算了碱基吸附到MoS表面的数量、ssDNA与MoS表面之间的接触数及相互作用能,其大小次序都为:poly(dA)>poly(dT)>poly(dG)>poly(dC)。在相同电压下,ssDNA穿过Mo-only纳米孔的速度大小为:ssC>ssG>ssT>ssA,S-only纳米孔:ssC>ssT>ssA>ssG,Mixed纳米孔:ssC>ssT>ssA>ssG;三种纳米孔传输ssDNA的速度大小为:Mo-only>Mixed>S-only。MoS膜只有0.65 nm厚,停留在孔中的碱基数一般只有1-2个,因此MoS纳米孔具有较高检测精度。ssDNA穿过MoS纳米孔可产生与孔中碱基相关的阻塞离子电流,当孔中碱基�

关 键 词： 分子动力学 纳米孔 纳米孔单分子检测 蛋白质检测 测序 离子电流

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