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纳米孔技术研究蛋白质构象动力学
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作者 张明焜 吕守芹 龙勉 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期211-211,共1页
目的蛋白质在履行生命功能时会形成多种构象态。检测和分析蛋白质的构象和变构对于阐明蛋白质结构和功能的关系至关重要。纳米孔技术具有水环境检测、高时空分辨率、无标记和高通量等优势,在蛋白质检测中具有巨大潜力。本研究将利用纳... 目的蛋白质在履行生命功能时会形成多种构象态。检测和分析蛋白质的构象和变构对于阐明蛋白质结构和功能的关系至关重要。纳米孔技术具有水环境检测、高时空分辨率、无标记和高通量等优势,在蛋白质检测中具有巨大潜力。本研究将利用纳米孔传感技术探索αXβ2整合素的不同构象态和变构过程。方法利用分子动力学(MD)模拟建立了纳米孔传感系统,以检测αXβ2的不同构象态。此外,基于拉伸分子动力学(SMD)模拟建立了纳米孔传感和原子力探针拉伸联用的方法,调控并探测了蛋白质的变构过程,并基于自由能分析了纳米孔空间约束对变构模式的影响。结果成功解耦了αXβ2的构象和取向对纳米孔离子电流的调制,估计了3种构象态的近似椭球形貌。利用椭球体积和形状特征区分了不同的构象态。此外,分析了纳米孔内的电导率的分布,厘清了孔壁和蛋白质对电导率的影响规律。进一步,建立了一种基于电、力耦合传感的新方法,以探测纳米孔中蛋白质的构象动力学,并通过新型SMD-椭球近似方法实时解析了中间态构象的结构特征。结果表明,纳米孔约束增加了αXβ2构象伸展所需克服的能垒。结论本研究通过对离子电流和蛋白质变构的综合分析,提升了纳米孔技术用于蛋白质构象和变构的检测能力。 展开更多
关键词 拉伸分子动力学 构象动力学 蛋白质构象 离子电流 纳米孔 中间态 形状特征 传感技术
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基于纳米孔传感的整合素不同构象态和变构路径解析 被引量:1
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作者 张明焜 吕守芹 龙勉 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期431-431,共1页
目的蛋白质的构象是其履行生物学功能的基础。探究蛋白质的构象以及不同构象态之间的变构路径,对阐释蛋白质的结构-功能关系有重要意义。方法纳米孔传感技术具有单分子、无标记、高通量等优点,可在单分子层面探究蛋白质的种类、构象和... 目的蛋白质的构象是其履行生物学功能的基础。探究蛋白质的构象以及不同构象态之间的变构路径,对阐释蛋白质的结构-功能关系有重要意义。方法纳米孔传感技术具有单分子、无标记、高通量等优点,可在单分子层面探究蛋白质的种类、构象和分子间相互作用。然而,该技术在鉴别大尺寸、非球形蛋白质的构象时仍面临挑战。 展开更多
关键词 纳米孔 分子间相互作用 整合素 传感技术 单分子层 生物学功能 高通量 面临挑战
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耗散粒子动力学中Lees-Edwards边界条件的实施 被引量:4
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作者 陈硕 金亚斌 +1 位作者 张明焜 尚智 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期137-142,共6页
结合元胞分割法以及改进的velocity-Verlet算法讨论了Lees-Edwards边界条件在耗散粒子动力学中的实施,并将模拟结果与前人的工作进行了对比分析.所得到的速度、密度、温度、压力以及应力分布等与预期一致,尤其当耗散力系数γ提高到100时... 结合元胞分割法以及改进的velocity-Verlet算法讨论了Lees-Edwards边界条件在耗散粒子动力学中的实施,并将模拟结果与前人的工作进行了对比分析.所得到的速度、密度、温度、压力以及应力分布等与预期一致,尤其当耗散力系数γ提高到100时,系统中的各参数分布仍然是均匀的.表明高耗散率条件下,在耗散粒子动力学中应用Lees-Edwards边界条件仍然有效,笔者提出了与文献[21]不一致的观点. 展开更多
关键词 耗散粒子动力学 Lees-Edwards边界条件 元胞分割法 velocity-Verlet算法
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DNA, RNA碱基和稀有碱基的太赫兹光谱检测
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作者 汤明杰 颜识涵 +3 位作者 张明焜 魏东山 杜春雷 崔洪亮 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2388-2391,共4页
核酸分子碱基的光谱特征分析对生物遗传学研究具有重要意义。探讨太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和拉曼光谱(Raman spectroscopy)技术用于DNA和RNA碱基和稀有碱基的光谱检测的可行性。分析了7种固体核酸碱基的太赫兹振动光谱和拉曼光谱,对... 核酸分子碱基的光谱特征分析对生物遗传学研究具有重要意义。探讨太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和拉曼光谱(Raman spectroscopy)技术用于DNA和RNA碱基和稀有碱基的光谱检测的可行性。分析了7种固体核酸碱基的太赫兹振动光谱和拉曼光谱,对THz-TDS技术和拉曼光谱技术进行了对比研究。实验结果表明,在THz-TDS实验中,胞嘧啶(cytosine, C)、鸟嘌呤(guanine, G)、腺嘌呤(adenine, A)、胸腺嘧啶(thymine, T, DNA专有)和尿嘧啶(uracil, U, RNA专有)和稀有碱基[5-甲基胞嘧啶, 5-methylcytosine (m^5C)、 1-甲基腺嘌呤, 1-methyladenine (m^1A)]在0.2~2.0 THz频段内特征吸收峰和吸收强度差异显著,可以直观地识别出7种碱基的差异;拉曼光谱中, 7种碱基也表现出很多明显的不同特征峰,而正是由于拉曼光谱的特征峰杂而多,故不能直观的识别多种物质。且其吸收强度的差异与粉末的厚度,粒度和光聚焦的深度有关,样品的荧光还会给拉曼光谱带来干扰,同时激光还可能会损伤生物样品。这说明此两种技术均能够识别7种常见和稀有碱基, THz-TDS技术在识别这7种碱基的能力上优于拉曼光谱技术,表现出较为简洁,快速和无损的检测性能。THz-TDS技术不仅为DNA和RNA碱基和稀有碱基的识别提供了一种快速和准确的检测方法,也为生物遗传学研究奠定实验基础。 展开更多
关键词 碱基 稀有碱基 太赫兹时域光谱 拉曼光谱
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Multi-scale molecular dynamics simulations and applications on mechanosensitive proteins of integrins
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作者 Shouqin Lu Qihan Ding +1 位作者 Mingkun Zhang Mian Long 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第3期1-8,共8页
Molecular dynamics simulation(MDS)is a powerful technology for investigating evolution dynamics of target proteins,and it is used widely in various fields from materials to biology.This mini-review introduced the prin... Molecular dynamics simulation(MDS)is a powerful technology for investigating evolution dynamics of target proteins,and it is used widely in various fields from materials to biology.This mini-review introduced the principles,main preforming procedures,and advances of MDS,as well as its applications on the studies of conformational and allosteric dynamics of proteins especially on that of the mechanosensitive integrins.Future perspectives were also proposed.This review could provide clues in understanding the potentiality of MD simulations in structure–function relationship investigation of biological proteins. 展开更多
关键词 molecular dynamics simulations mechanosensitive protein allosteric dynamics INTEGRIN
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带凹槽的微通道中液滴运动数值模拟 被引量:9
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作者 张明焜 陈硕 尚智 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期247-259,共13页
运用改进的耗散粒子动力学方法模拟了液滴在由凹槽所构成的粗糙表面微通道内的运动行为.改进的耗散粒子动力学方法采用新近提出的"短程排斥、长程吸引"相互作用势能函数,从而可以模拟带有自由面的流体,如液滴等.模拟了新势能... 运用改进的耗散粒子动力学方法模拟了液滴在由凹槽所构成的粗糙表面微通道内的运动行为.改进的耗散粒子动力学方法采用新近提出的"短程排斥、长程吸引"相互作用势能函数,从而可以模拟带有自由面的流体,如液滴等.模拟了新势能函数下液滴与固体壁面的静态接触角,并用2次多项式拟合了"接触角-αwf/αf"的变化曲线.研究了液滴在带凹槽的微通道中运动时,微通道壁面浸润性、外场力、液滴温度对液滴流动特性的影响.结果表明壁面浸润性和外场力对液滴流动特性的影响较大,液滴温度对液滴流动特性的影响较小.研究结果对运用耗散粒子动力学方法模拟并分析微流体在复杂微通道中的流动有一定的参考价值. 展开更多
关键词 液滴 壁面浸润性 接触角 凹槽微通道
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太赫兹生物医学应用研究现状
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作者 郭缘森 陈利刚 +6 位作者 颜识涵 付颖 邱付成 杨忠波 张明焜 汤明杰 王化斌 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS 2024年第5期642-656,共15页
近年来,太赫兹(Terahertz,THz)技术在生物医学领域的应用研究发展迅速。科技工作者利用THz技术在生物分子、细胞、组织及生物个体等层面取得了一系列的重要研究成果,为生物医学研究和诊疗提供了新视角和手段。作者从THz光谱检测、成像... 近年来,太赫兹(Terahertz,THz)技术在生物医学领域的应用研究发展迅速。科技工作者利用THz技术在生物分子、细胞、组织及生物个体等层面取得了一系列的重要研究成果,为生物医学研究和诊疗提供了新视角和手段。作者从THz光谱检测、成像及生物效应三个方面总结了THz技术在生物医学领域的研究现状,分析了THz技术在生物医学应用中所面临的挑战,并对未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 太赫兹 生物医学应用 光谱 成像 生物效应
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