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上海交通大學洪亮特別研究員課題組受邀專論:利用中子散射、MD模擬和氘化技術對蛋白質及其表面水分子動力學的研究進展
2019-06-28  來源:中國聚合物網

  眾所周知,在生命體中蛋白質控制著多數的生物功能。蛋白質的運動,特別是大振幅、集體的原子運動,對許多功能起著重要的作用,例如酶促反應、構象改變等。此外,水分子對決定生物大分子的結構、動力學和功能均起著重要的作用。水分子的擴散運動不僅能夠幫助物質傳輸,并且對生物大分子的柔性起到一定作用。因此,研究蛋白質及其表面水分子動力學對理解蛋白質功能的微觀機理具有重要作用。

  近期,上海交通大學洪亮研究員受邀在《Chinese Journal of Polymer Science》發表的專論中系統的介紹了近年來課題組利用中子散射、MD模擬和氘化技術對蛋白質及其表面水分子動力學的研究進展

  • 第一部分闡述了將中子散射、分子動力學模擬和氘化技術結合可對蛋白質/水體系中不同動力學部分進行分解。

  • 第二部分介紹了用該分解方法探索微觀的蛋白質動力學轉變機理。

  • 第三部分對生物體系和高分子體系動力學研究做出展望。

主要引用論文

1. Hong, L.; Jain, N.; Cheng, X.; Bernal, A.; Tyagi, M.; Smith, J. C. Determination of functional collective motions in a protein at atomic resolution using coherent neutron scattering. Sci. Adv. 2016, 2 (10), e1600886.

2. Hong, L.; Sharp, M. A.; Poblete, S.; Biehl, R.; Zamponi, M.; Szekely, N.; Appavou, M. S.; Winkler, R. G.; Nauss, R. E.; Johs, A.; Parks, J. M.; Yi, Z.; Cheng, X.; Liang, L.; Ohl, M.; Miller, S. M.; Richter, D.; Gompper, G.; Smith, J. C. Structure and dynamics of a compact state of a multidomain protein, the mercuric ion reductase. Biophys. J. 2014, 107 (2), 393-400.

3. Hong, L.; Smolin, N.; Lindner, B.; Sokolov, A. P.; Smith, J. C. Three classes of motion in the dynamic neutron-scattering susceptibility of a globular protein. Phys. Rev. Lett. 2011, 107 (14), 148102.

4. Hong, L.; Smolin, N.; Smith, J. C. de Gennes narrowing describes the relative motion of protein domains. Phys. Rev. Lett. 2014, 112 (15), 158102.

5. Liu, Z.; Huang, J.; Tyagi, M.; O''Neill, H.; Zhang, Q.; Mamontov, E.; Jain, N.; Wang, Y.; Zhang, J.; Smith, J. C.; Hong, L. Dynamical transition of collective motions in dry proteins. Phys. Rev. Lett. 2017, 119 (4), 048101.

6. Tan, P.; Liang, Y.; Xu, Q.; Mamontov, E.; Li, J.; Xing, X.; Hong, L. Gradual crossover from subdiffusion to normal diffusion: a many-body effect in protein surface water. Phys. Rev. Lett. 2018, 120 (24), 248101.

7. Hong, L.; Cheng, X.; Glass, D. C.; Smith, J. C. Surface hydration amplifies single-well protein atom diffusion propagating into the macromolecular core. Phys. Rev. Lett. 2012, 108 (23), 238102.

8. Hong, L.; Glass, D. C.; Nickels, J. D.; Perticaroli, S.; Yi, Z.; Tyagi, M.; O''Neill, H.; Zhang, Q.; Sokolov, A. P.; Smith, J. C. Elastic and conformational softness of a globular protein. Phys. Rev. Lett. 2013, 110 (2), 028104.

9. Liu, Z.; Yang, C.; Huang, J.; Ciampalini, G.; Li, J.; García Sakai, V.; Tyagi, M.; O’Neill, H.; Zhang, Q.; Capaccioli, S.; Ngai, K. L.; Hong, L. Direct experimental characterization of contributions from self-motion of hydrogen and from interatomic motion of heavy atoms to protein anharmonicity. J. Phys. Chem. B 2018, 122 (43), 9956-9961.

10. Liu, Z.; Lemmonds, S.; Huang, J.; Tyagi, M.; Hong, L.; Jain, N. Entropic contribution to enhanced thermal stability in the thermostable P450 CYP119. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2018, 115 (43), E10049-E10058.

  該專論第一作者為博士研究生鄭力榮,通訊作者為洪亮研究員。該工作受到國家自然科學基金資助。

  該專論受邀發表于Chinese Journal of Polymer Science。

  論文鏈接:http://www.cjps.org/article/doi/10.1007/s10118-019-2312-2?pageType=en

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