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细胞信号和细胞穿透肽的穿膜机理的耗散粒子动力学模拟

作　者: 冯帝文
导　师: 张现仁
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 耗散粒子动力学磷脂膜穿膜蛋白质锚定蛋白质细胞穿透肽
分类号: Q26
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

细胞膜是细胞的重要组成部分,其结构是由磷脂双分子层以及外表面的膜蛋白组成,而膜蛋白镶嵌于磷脂双分子层中。由于细胞膜对于外界物质的选择透过性,使得细胞的内环境趋于稳定,从而细胞才能行使正常的生理功能。由此可见,对细胞膜上的蛋白质研究就显得尤为重要。本文利用耗散粒子动力学(Dissipative particle dynamics, DPP)方法,研究了细胞膜上的穿膜蛋白质与锚定蛋白质的聚集状态,以及相互影响,细胞内外信息的跨膜传递提供了可能的理论解释。同时我们采用耗散粒子动力学对细胞穿透肽(Cell penetrating peptides, CPP)的穿膜机理做了系统的研究。本文的主要内容包括如下几点：1、采用N-varied耗散粒子动力学方法(N-varied DPD),对穿膜蛋白质和锚定蛋白质在磷脂膜中的协同作用进行了研究。重点考察了穿膜蛋白质对单侧锚定蛋白质聚集的影响,以及两侧均有锚定蛋白质时,穿膜蛋白质对其自聚的影响。通过我们的研究结果发现,在穿膜蛋白质存在时锚定蛋白质的自聚情况有所不同：在单侧锚定蛋白质存在的情况下,根据两种蛋白质的疏水长度的不同,他们分别发生了相分离与自聚现象；当锚定蛋白质插入到磷脂膜两叶中时,我们发现锚定蛋白质在两叶中的匹配是受穿膜蛋白质所影响的,这种影响是由于穿膜蛋白质疏水长度的不同而产生的。2、利用耗散粒子动力学方法(DPD),研究了细胞穿透肽(CPP)的穿膜机理。我们做了一系列的模拟,分别改变了CPP分子的总长度、分子亲疏水部分长度等因素,同时对CPP分子的亲疏水部分与磷脂膜的亲疏水部分相互作用等方面进行了考察。研究结果对于大分子物质尤其是CPP在磷脂膜上的选择透过性提供了一种可能的解释。

全文目录

学位论文数据集  3-4
摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 前言  11-13
  1.2 研究背景  13-18
    1.2.1 细胞膜模型的发展史  13
    1.2.2 表面活性剂分子  13-15
    1.2.3 细胞膜与膜蛋白的相互作用机理  15-16
    1.2.4 膜曲率  16-17
    1.2.5 穿膜蛋白质在磷脂膜中的相互作用  17-18
    1.2.6 锚定蛋白质在磷脂中的相互作用  18
  1.3 分子模拟方法  18-21
    1.3.1 蒙特卡洛模拟  19
    1.3.2 分子动力学模拟  19
    1.3.3 耗散粒子动力学方法  19-21
第二章穿膜蛋白质与锚定蛋白质在细胞聚集中的协同作用  21-35
  2.1 综述  21-22
  2.2 模拟方法  22-24
    2.2.1 DPD模拟方法  22-23
    2.2.2 模型的建立  23
    2.2.3 N-varied DPD模拟方法  23-24
  2.3 结果与讨论  24-34
    2.3.1 穿膜蛋白质对单侧锚定蛋白质聚集的影响  24-28
    2.3.2 两侧均有锚定蛋白质时,穿膜蛋白质对其自聚的影响  28-33
    2.3.3 讨论  33-34
  2.4 总结  34-35
第三章细胞穿透肽于磷脂膜上的研究  35-77
  3.1 模型与方法  35-37
  3.2 结果与讨论  37-74
    3.2.1 a_(13)=a_(24)=25时,CPP在磷脂膜中的聚集情况  37-43
    3.2.2 a_(13)=15、a_(24)=25时,CPP在磷脂膜中的聚集情况  43-60
    3.2.3 a_(13)=25、a_(24)=15时,CPP在磷脂膜中的聚集情况  60-74
  3.3 小结  74-77
第四章全文总结  77-79
参考文献  79-83
研究成果及发表的学术论文  83-85
致谢  85-87
作者和导师简介  87-90
附件  90-91

细胞信号和细胞穿透肽的穿膜机理的耗散粒子动力学模拟

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