导　　师： 周健

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 采用不同性质的纳米材料来控制、预测和利用蛋白质的吸附,包括取向调控、构象转换等,可以帮助我们探索生物分子在材料界面吸附的一般性规律,并且有助于解决在不同生物工程应用中出现的各种关键问题。本文采用并行回火蒙特卡罗(PTMC)和全原子分子动力学(MD)模拟方法来研究α-胰凝乳蛋白酶(α-ChT)、HIV-1调节蛋白、细胞色素c(Cyt c)和脂肪酶在碳基纳米材料如一维碳纳米管,二维单层石墨烯和氧化石墨烯以及三维多层石墨界面上的酶活性抑制效应、构象转变、电子转移和非共价固定化机理,从而阐释生物分子与纳米材料界面的作用机制,然后通过功能化修饰达到材料的高效应用。1.使用PTMC和MD相结合的方法,研究了不同密度修饰的羧基化碳纳米管对α-ChT的吸附和酶活性的抑制机理。模拟结果表明,α-ChT在不同碳纳米管表面的吸附和驱动力取决于羧基密度。同时,在吸附过程中只观察到α-ChT出现轻微的二级结构变化。α-ChT通过疏水作用吸附在中性碳纳米管表面,并呈现出其活性位点朝向溶液的非竞争性吸附特征;而它的活性位口袋通过主导的静电作用结合到羧基化碳纳米管表面,引起竞争吸附模式,使酶的活性受到了抑制。抑制效应主要归因于α-ChT活性位点被功能化碳纳米管所引起的空间阻塞。以上结论与实验现象相符,并在分子水平上很好地解释了α-ChT的活性抑制机理。此外,本研究将有助于阐明其它纳米材料特异性识别和调节α-ChT活性的详细机制。2.使用MD模拟的方法,研究了螺旋态的病毒蛋白R片段Vpr13-33在石墨烯界面发生的早期构象转变。模拟结果表明,Vpr13-33在溶液中几乎保持其α螺旋构象,但强烈吸附在石墨烯表面时转变成β折叠结构。Vpr13-33在石墨烯表面的较优吸附主要由疏水相互作用介导。同时,模拟过程中只发现了α螺旋向β折叠结构转变

关 键 词： 分子模拟 蛋白质吸附 碳基纳米材料 取向 构象变化

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