α/β类蛋白折叠中π-π相互作用的特异性

以α/β类蛋白的2种典型折叠类型为研究对象,对205个低相似度蛋白样本中的π-π相互作用进行统计分析.计算结果表明,(α/β)8-barrel折叠中π-π相互作用的分布密度高于经典Rossmann折叠,且在关键的局部区域的差异更加显著;芳香族氨基酸在(α/β)8-barrel结构中更容易形成π-π相互作用;色氨酸对应的3种π-π相互作用组合在(α/β)8-barrel折叠中出现的几率显著高于经典Rossmann折叠;(α/β)8-barrel折叠中π-π相互作用形成复杂π网络的能力强于经典Rossmann折叠.上述结果表明,π-π相互作用在α/β类蛋白的不同折叠类型中存在特异性,其在稳定(α/β)8-barrel结构中的作用强于经典Rossmann折叠.     

阴离子-萘四酸双酰亚胺相互作用及其应用

萘四酸双酰亚胺（NDI）具有较大的正四极矩,是探索阴离子-π相互作用的理想π酸性芳香体系。阴离子-NDI相互作用的机制和应用受到了广泛关注,利用阴离子-NDI电子转移导致的NDI体系的颜色变化或光谱学变化实现阴离子识别,已经成为一种有效的离子识别传感器设计策略,尤其在强碱性阴离子识别方面,由于形成易于辨识的自由基阴离子相关UV谱带而展现出了独特的优势。本文综述了近年来阴离子-NDI相互作用的机制、作用模式及其在阴离子识别、对映体识别、有机催化和离子通道构建中的应用研究进展,兼顾基于孤对电子-π相互作用的中性分子-NDI相互作用研究,讨论了NDI结构与阴离子-π相互作用及应用的功能相关性。本文最后展望了阴离子-NDI体系构建及应用研究面临的挑战与未来发展趋势。     

铵离子与芳香π体系间阳离子-π相互作用的研究

本文通过电荷密度的拓扑性质和结合能的能量分解两个方面研究了NH₄⁺与甲苯、对甲基苯酚以及甲基吲哚间阳离子-π相互作用的大小及其作用本质。结果表明：芳香环上键临界点和笼临界点的分布方式的多样性反映了芳香环上的不同取代效应。其次，能量分解结果显示，虽然静电能和诱导能在阳离子（NH₄⁺）－π相互作用中占主导地位，但色散能和交换排斥能也是不可忽视的。另外，静电能和芳香π体系的键临界点上的电荷密度之间存在着很好的正相关性，这有助于进一步深刻理解阳离子－π体系中的静电相互作用。     

糖-蛋白质特异性识别在生物材料领域的应用

糖类不仅是组成生命体的基本物质之一,还是很多生理和病理过程中分子识别和细胞间相互作用的基础。糖的生物学功能可通过与蛋白质的相互作用来实现。这种可逆的特异性识别在信号传导、细胞粘附、增殖、分化、病菌感染和免疫应答等生命过程中具有重要意义。本文着重介绍了糖-蛋白质相互作用的种类和机理,综述了糖-蛋白质特异性识别作用在生物材料领域的应用进展,包括将糖类作为靶向分子修饰到纳米粒子或载体分子表面进行药物传递和基因转染,利用糖-蛋白质非共价作用力进行分子组装,以及制备糖基化表面用于调控蛋白粘附和细胞行为。由于糖类特殊的生物学性能和种类的多样性,基于糖-蛋白质特异性识别有望用于制备更加实用和智能的生物材料。     

阳离子-π作用的研究进展

摘要阳离子-π作用是一种存在于阳离子和芳香性体系之间的相互作用,与一些经典的作用（如氢键、静电和疏水相互作用）相比,被认为是一种新型分子间作用,普遍存在于生物体系中,对分子识别、蛋白质和核酸的结构与功能起着十分重要的作用．本文结合我们课题组的研究工作,对生物体内存在的典型的阳离子-π作用,以及有关阳离子-π作用的实验与理论计算研究进行综述．     

阳离子-π作用的研究进展

阳离子-π作用是一种存在于阳离子和芳香性体系之间的相互作用,与一些经典的作用(如氢键、静电和疏水相互作用)相比,被认为是一种新型分子间作用,普遍存在于生物体系中,对分子识别、蛋白质和核酸的结构与功能起着十分重要的作用.本文结合我们课题组的研究工作,对生物体内存在的典型的阳离子-π作用,以及有关阳离子-π作用的实验与理论计算研究进行综述.     

18-冠-6修饰苝酰亚胺衍生物的合成及离子识别行为

合成了一种18-冠-6修饰的苝酰亚胺衍生物(1), 研究了其作为主体对金属离子与阴离子的选择性识别行为. 结果表明, 主体1对Ba²⁺离子具有一定的选择性响应, 并可以通过Ba²⁺调控主体1的堆积行为; 主体1还对F^-离子有选择性响应, F^-与苝酰亚胺单元之间发生了阴离子-π相互作用.     

阳离子-π体系相互作用的理论研究Ⅲ.碱金属阳离子-苯复合物体系的量子化学研究

运用ab initio Hartree-Fock从头算,微扰MP2和密度泛函B3LYP方法在不同的基组水平上对碱金属阳离子-苯复合物体系的可能构型进行了自由优化,得到了复合物的能量最低构型为碱金属阳离子位于苯环平面的正上方,频率计算结果表明该结构为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,碱金属阳离子和苯环碳原子之间的作用包含p-π作用方式,碱金属阳离子与苯结合时电子从苯环向碱金属阳离子转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和氢键的结合方式相似,但计算得到的热力学参数表明复合物中碱金属阳离子与苯之间的结合强度远远大于典型的氢键,尤其是锂离子-苯复合物的生成焓已和普通的化学键相当.复合物的红外特征振动频率位于200cm-1附近,对应于碱金属阳离子垂直于苯环平面的来回振动,同时形成复合物后,原来位于3200cm-1的苯的C-H振动红外活性消失.     

阳离子-π体系相互作用的理论研究——Ⅰ.铵离子-苯复合物构型及相互作用的密度泛函研究

运用密度泛函B3LYP/6 31G 方法对铵离子 苯复合物的 6种可能构型进行了计算研究 ,发现铵离子的 2个氢指向苯环且不具对称性的结构为能量优势结构 .根据计算得到的复合物结构特点 ,分子间作用方式及热力学参数 ,得出铵离子和苯之间的作用是氢键相互作用的结论 .     

分析蛋白质-蛋白质相互作用界面的新方法

疏水性和氢键是蛋白质-蛋白质相互作用中的主要因素.提出一种新的计算方法，从蛋白受体的结合部位推导出蛋白配体相应部位应该具有的疏水性质和氢键性质.应用这种方法可以很容易地找出影响相互作用的关键残基，并且将界面的这两种特征用图形软件显示出来.在应用到实际蛋白-蛋白相互作用中时，发现它的用途并不限于此.它可以作为研究蛋白相互作用的一个基本工具.     

二元和三元复合物中阳离子硫键与磷键的理论研究

采用MP2/cc-pVDZ和cc-pVTZ基组分别对复合物XH₂S⁺…NCH₂P和NCH₂P…PyX(X=NH₂, CH₃, H, CN, F, Cl, Br)中的硫键和磷键进行了研究, 讨论了键长、 键临界点的电荷密度(ρ)、 拉普拉斯密度(▽²ρ)、 范德华表面穿透距离、 二阶稳定化能和电荷转移量对硫键和磷键相互作用能的影响. 结果表明, 当取代基X为吸电子基团时, 形成的硫键较强. 当X为给电子基团时, 形成的磷键较强. 利用能量分解方法分析了取代基—CN导致硫键稳定性反常的可能原因. 还进一步讨论了三元复合物H₃S⁺…NCH₂P…PyX(X=NH₂, CH₃, H, CN, F, Cl, Br)中硫键和磷键的协同相互作用以及取代基对复合物稳定性的影响. 并通过对比相同的2种单体在三元复合物和二元复合物中的二阶稳定化能和相互作用能的差值, 说明了硫键与磷键起到相互促进的正协同作用, 增强了三元复合物的稳定性.     

阳离子-π体系相互作用的理论研究Ⅱ.铵离子-二苯复合物体系的密度泛函研究

运用密度泛函B3LYP/6-31G*方法对铵离子-二苯复合物体系的可能构型进行了结构优化,得到了复合物的能量最低构型为:铵离子位于两个苯环平面之间分别以两个氢原子和苯环作用,频率计算结果表明该构型为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,铵氢原子和与之接近的苯环碳原子之间通过s-π相互作用而实现铵与两个苯环的结合,结合时电子从苯环向铵转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和铵离子-苯复合物及典型氢键的结合方式相似,计算得到的热力学参数证明了这一点.复合物的红外特征振动频率位于230em-1附近,振动方式为铵平行于苯环平面来回振动.     

纳米材料-蛋白质界面相互作用的分子机制

纳米材料由于其优异的性能在化工、电子、机械、环境、能源、航天等各个领域已经得到了广泛的应用,并且在生物医学方面的应用越来越受到重视。纳米材料-蛋白质界面相互作用是纳米生物医学领域重要的科学问题,对于纳米材料的生物医学应用以及生物安全性评价至关重要。蛋白质分子与纳米材料在界面的相互作用,一方面可以诱导蛋白质的构象、组装结构甚至功能的改变,另一方面可以引起纳米材料的表面亲疏水性、电荷性质等表面物理化学性质的改变。基于蛋白质与纳米材料相互作用检测技术及结果,本文从分子水平阐述了纳米材料与蛋白质分子在界面之间的相互作用机理及相应的结构与性质的变化,从而可以深化对两者之间复杂的相互作用机制的理解,对于推进纳米材料在生物医学的应用及健康、安全、持续发展具有重要意义。     

离子交换与离子排斥色谱柱串联体系中阳离子的多峰现象及其机理

研究了串联柱体系中阳离子的“多峰现象”。在阳离子交换柱后面接上阴离子分析用的离子排斥柱构成一个串联柱体系,当以酒石酸（ＴＡ）和吡啶二羧酸（ＰＤＣ）的混合溶液作淋洗液时,每一种阳离子同时出现３个色谱峰。这是因为从阳离子交换柱流出的阳离子与有络合作用的两种淋洗剂阴离子形成络合物,使流动相中淋洗剂阴离子浓度减少以及两种淋洗剂阴离子在离子排斥柱中被保留且保留值不同。     

基于分子间π-π相互作用形成的吖啶荧光化合物超分子结构及其性能研究

合成了10-甲基-1,2-苯并吖啶（10-Methyl-benzo[1,2]acridine,MBA）,用X射线单晶衍射方法获得了其单晶结构,结构分析结果表明,在MBA晶体中,由于存在分子间π-π相互作用,形成了一维无限伸展的分子柱,用MBA制备了微米晶体,通过调控反应物的浓度可以获得长方和线状的微米晶体,用荧光显微镜考察了微米晶体的形貌,研究了MBA的紫外吸收和荧光发射光谱性质,实验结果表明,MBA是一种具有蓝光发射特点的有机分子。     

磁性金属有机骨架-聚多巴胺的制备并用于水产养殖水样中阳离子染料的萃取检测

利用多巴胺(DA)中的儿茶酚基团能与金属有机骨架晶体(MOFs)中金属离子螯合的原理,以ZIF-67为模板,经DA蚀刻-自聚合形成具有孔洞结构的聚多巴胺(PDA)壳层,制备了磁性-MOFs-PDA(Fe₃O₄@Z67D)新型材料。多种表征手段验证了材料的形貌、结构和性能。新型材料具有亲水性的表面、纳米级的孔径,以及良好的磁响应,被用作磁固相萃取吸附剂。结合高效液相色谱分析手段,建立了萃取检测亚甲蓝(MB)和结晶紫(CV)两种阳离子染料的新方法。在最优的萃取和色谱分析条件下,MB和CV的线性范围分别为0.5～200μg/L和0.01～50μg/L,检出限分别为0.04μg/L和0.008μg/L,对两种染料的富集因子分别为777和688。新型材料重复使用10次,其萃取性能未见发生变化。该方法成功应用于检测淡水鱼养殖用水中痕量的MB和CV,加标回收率为82.0%～109.0%, RSD低于2.9%。     

金属铂(Ⅱ)-卟啉二聚体配合物的分子内π-π相互作用

合成了以不同链长的烷氧基柔性链相连接的金属铂(Ⅱ)-卟啉二聚体配合物并对其热稳定性,光谱性质及电化学性质做了研究。在浓度由10^-7 mol·dm^-3增大到10^-3 mol·dm^-3的过程中将配体与配合物的紫外-可见吸收光谱与光致发光光谱做了对比,发现配体与配合物的吸收光谱随浓度变化未出现改变,但发射光谱显现出随浓度增大而产生红移现象。当烷氧基柔性链中碳原子数大于4时,C6与C10配合物无论是高浓度下的溶液与升华固体薄膜中的荧光发射光谱均比配体有明显的红移,而短链的配合物无此性质。     

一种抗非特异性蛋白质吸附多肽的制备以及性能表征

采用缩聚法制备了聚天冬氨酸(D)带赖氨酸(K)侧链的抗非特异性蛋白质吸附多肽Poly(D)-K.凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振波谱(NMR)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)考察目标多肽的分子量和结构;圆二色(CD)光谱仪考察多肽在水溶液中的二级构象;X射线光电子能谱(XPS)考察多肽自组装单分子膜(SAMs)的组成.结果表明,已经制备得到目标多肽,其重均分子量约为3.8×103,多分散系数为1.33,平均聚合度约为12.4;多肽在水溶液中呈无规线团结构;且多肽能通过主链末端的巯基在金片表面自组装成膜.设定组织培养聚苯乙烯(TCPS)表面的蛋白质吸附量为100%,酶联免疫吸附分析法(ELISA)测得该多肽SAMs表面对羊抗人免疫球蛋白(anti-Ig G)和纤维蛋白原(fibrinogen,Fg)的最低相对吸附量分别为(8.5±3.6)%和(12.5±4.8)%.MTT法考察该多肽的体外细胞毒性,5 mg/m L条件下细胞存活率为(87.6±4.2)%.     

基于液质联用技术的蛋白质-蛋白质相互作用研究进展※

蛋白质-蛋白质相互作用调控着细胞内众多生物过程, 蛋白质间相互作用网络的绘制对解析复杂的生物过程至关重要. 面对生物体中复杂的蛋白质-蛋白质相互作用, 液质联用技术不仅具有灵敏度高的鉴定优势, 还可以对数以千计的蛋白质进行定量分析. 因此, 对目标蛋白质进行富集、标记或共分级的处理后, 结合液质联用技术对蛋白质准确而灵敏的鉴定, 这类技术已被广泛应用于复杂样本中蛋白质-蛋白质相互作用网络的解析. 目前基于液质联用技术的几种常用的方式, 包括亲和纯化质谱方法(AP-MS)、近程标记质谱方法(PDB-MS)、化学交联质谱方法(XL-MS)和共分级偶联质谱方法(CF-MS)等. 本综述讨论了这些方法的基本原理、优点和在细胞内解析蛋白质间相互作用的应用.     

近红外原位研究杂多酸引发的环氧-四氢呋南阳离子聚合

用近红外光谱原位跟踪的方法,研究了杂多酸催化的环氧树脂和四氢呋喃的阳离子聚合过程.发现在低环氧树脂含量下,环氧消耗速率在整个聚合过程中维持不变;而在高环氧树脂含量下,环氧消耗速率则随时间有所下降.通过红外光谱在碳氢区域的分峰分析,证明环氧树脂与四氢呋喃发生了共聚反应,二维红外光谱的结果也确证了这一结果.此外,还探讨了环氧转化速率与环氧含量间的关系.