选择性传输的仿生水通道的研究进展

水通道蛋白是对水分子具有高选择性和渗透性的跨膜蛋白。仿生水通道是由各种无机或有机材料,如碳纳米材料、有机化合物以及肽等分别自组装而成,旨在模仿天然水通道蛋白的结构和功能。本文介绍了水通道蛋白的种类、结构及其特异性透水机理,在此基础上分别对以碳纳米材料、有机及肽孔的仿生水通道的研究进展进行了综述。重点阐述了三类仿生水通道的材料特性及其对仿生水通道结构和功能的影响。最后针对现有仿生水通道的不足,提出了开发新型仿生水通道面临的挑战,并展望了仿生水通道的发展前景。     

水通道蛋白启发下的人工水通道研究进展

受水通道蛋白(AQP)结构与功能启发,含有生物水通道或人工水通道(AWC)的仿生膜近年来取得了显著进展.借鉴AQP的传输特性,所制备的AWC获得了高度的选择性及水快速运输能力.通过对AQP的结构原型进行分析,对标AWC中H2O分子选择性和渗透特性,尝试提出了"门控效应"、"润湿效应"和"排队效应"3种效应,并对现有嵌入...     

蚕丝蛋白的结构和功能

较为全面地综述了最近几十年国内外关于蚕丝蛋白的组成，结构，性能及其应用的研究和作者课题组十几年在蚕丝蛋白方面的工作。     

胆固醇酯转移蛋白在胆固醇酯转移中的结构与功能

人体胆固醇酯转移蛋白（CETP）会造成胆固醇酯从高密度脂蛋白（HDL）向低密度脂蛋白（LDL）或极低密度脂蛋白（VLDL）的转移,从而增加人体患心血管疾病的危险性。了解CETP在胆固醇酯转移过程中的作用和机理,是研发新的CETP抑制剂药物以预防和治疗心血管疾病的重要基础和关键步骤。本文综述了CETP结构与功能领域研究的最新进展,详细介绍了CETP与各类脂蛋白绑定结构的高分辨透射电子显微镜研究;并结合对CETP晶体结构的分析,以及生理溶液中CETP结构与动态特征、CETP与脂滴间相互作用的分子动力学模拟研究结果,阐述并讨论了CETP脂转移机理的“通道”模型;最后对尚待解决的关键问题与未来的研究方向进行了展望,以期促进CETP功能机理的研究和抑制药物的研制。     

质子交换膜的传输通道微观结构对燃料电池性能的影响

质子交换膜燃料电池因其高效、高能量密度、快速启动等独特优势在便携电子设备及汽车动力装置等应用中极具发展潜力。质子交换膜内的传输通道由于对膜质子传导性能有重要影响而受到研究者们的广泛关注。构筑有序结构的质子传输通道,能够获得质子电导率与燃料渗透率、热稳定性、化学稳定性等性能均衡提升的新型质子交换膜材料。本文结合近年来质子传输通道的研究进展,对控制聚合物的相形态从而构筑有序质子传输通道的研究进行了综述,并针对不同相形态所形成的有序通道对膜及燃料电池性能的影响进行了分类与评述,最后对其发展趋势进行了展望。     

生物信息学分析人MEPE蛋白的结构与功能

通过生物信息学方法分析了人MEPE蛋白的理化性质、亚细胞结构定位、跨膜区、信号肽、空间结构、蛋白相互作用网络及MEPE分子的进化保守性等。分析表明,人MEPE蛋白等电点为8.62,理论上属于碱性亲水蛋白,有信号肽区域,但无跨膜区,预测为分泌型蛋白分子;主要二级结构元件是无规卷曲;MEPE在哺乳动物中高度保守,能与多种蛋白发生相互作用。     

蛋白折叠中的暂态结构与表面水分子慢尺度动力学

蛋白表面水的慢尺度动力学行为往往被认为与蛋白的结构稳定性、功能以及折叠过程有关, 但在分子水平上, 还不清楚水分子的慢尺度动力学如何参与蛋白折叠过程. 以Trp-cage蛋白作为个案, 本文利用40条100 ns(总长4 μs)的全原子分子动力学轨迹,分析了蛋白折叠过程中蛋白表面水分子的停留行为,并探究影响蛋白表面水分子慢尺度行为的微观因素. 结果发现, 即使在蛋白折叠过程中蛋白拓扑结构变化很大, 残基之间也会形成稳定的局部暂态结构. 这些结构为水分子提供饱和、稳定的氢键, 通过与水分子之间的极性相互作用, 以及凹形的几何结构, 约束水分子长时停留, 我们称之为“停留中心”. 停留中心的形成是引起水分子慢尺度行为的重要因素. 另外, 停留中心的分布与蛋白折叠的进程有密切关系, 特别地, 在折叠轨迹中, 疏水核周围的残基组成了一个主要的停留中心. 研究结果不但有助于解释水分子慢尺度特征行为的来源, 还可以为实验中通过研究水分子在蛋白附近的慢尺度行为, 揭示蛋白折叠过程中的关键步骤提供一些启发.     

1.73分辨率天花粉蛋白晶体中的水结构

本文报道的天花粉蛋白晶体中水的结构模型,包括了133个水分子,其中118个同蛋白的原子成氢键。天花粉蛋白内部有4个分立的水分子,其中2个水分子W251和W252分剔与A5螺旋变形部位的残基156Gln和157Ser的侧链成氢键,对维持活性部位的构象有贡献。晶体中水结构的比较结果表明,核糖体接近蛋白时,会诱导蛋白活性部位残基的构象发生变化,使各催化基团按催化效果最佳的构象排布,并激活一个水分子(W257)直接参与核糖体失活作用。     

铁蛋白纳米蛋白壳结构与功能研究新进展

铁蛋白是广泛存在于生物体内的储存铁的蛋白质,它参与生物体内的铁代谢.本文从铁蛋白的亚基结构、血红素-电子隧道、铁氧化酶位点和捕获重金属离子角度,综述铁蛋白纳米蛋白壳的结构与功能研究的新进展.     

原子力显微镜在蛋白单分子结构与功能研究中的应用

原子力显微镜(AFM)以其超常的信噪比、空间分辨率和灵活的探测环境使得单个蛋白分子能在生理条件下成像,在蛋白单分子结构与功能研究中得到广泛地应用。论文介绍了AFM在分子马达、光合蛋白、分子伴侣等蛋白表面结构表征中的应用;AFM在蛋白单分子表面的粘弹性、电荷分布、分子间相互作用等物理属性研究中的进展;总结了AFM在蛋白分子功能研究和单分子操纵中的应用。     

含AQP仿生膜在水处理中的应用

水通道蛋白(aquaporin, AQP)是一种对水分子具有高选择性和渗透性的跨膜蛋白。近几年来,含AQP的仿生膜有望克服传统膜材料通量与截留率之间的上限平衡问题,因此,它在海水淡化和水处理领域的应用吸引了越来越多研究者的关注。本文对含AQP仿生渗透膜的制备方法及性能进行了综述,分别介绍了含AQP双层膜结构仿生膜和封装含AQP囊泡的仿生膜这两大类膜结构所对应的不同制备方法。同时,对含AQP仿生膜中膜结构的组成方式、装载AQP蛋白的囊泡材料、制膜过程中的操作条件等因素对膜结构和性能的影响进行了探究讨论。综合文中所述不同膜的膜性能,得出现阶段含AQP仿生膜还存在着膜面积小、膜机械强度不够高、AQP装载量较低及易受外界因素影响的缺陷,并提出在克服膜缺陷的同时寻找其他仿生水通道及离子通道的思路,使未来仿生膜获得更宽阔的发展道路。     

Synthetic,Sodium-Ion-Conducting Tris(Macrocycle) Channels that Function in a Phospholipid Bilayer Membrane: An Overview

Abstract

A family of tris(macrocyclic) compounds of the form sidearm<N18N>C_n<N18N>C_n<N18N>sidearm, has been prepared, characterized chemically, and assayed by dynamic ²³Na-NMR for the ability to transport sodium cations in a mixed phosphatidylglycerol/phosphatidylcholine vesicle system. A number of control experiments have been conducted that reinforce the hypothesis that cation transport occurs by a channel mechanism. The tris(macrocycle) channels proved to be functional at a level of 25–50% of that found for the natural pentadecapeptide channel gramicidin. Fluorescence data confirm the expected position of the channel within the bilayer.     

Electrophysiological Characterization of Transport Across Outer‐Membrane Channels from Gram‐Negative Bacteria in Presence of Lipopolysaccharides

Multi‐drug resistance in Gram‐negative bacteria is often associated with low permeability of the outer membrane. To investigate the role of membrane channels in the uptake of antibiotics, we present an approach using fusion of native outer membrane vesicles (OMVs) into a planar lipid bilayer, allowing characterization of membrane protein channels in their native environment. Two major membrane channels from E. coli, OmpF and OmpC, were overexpressed from the host and the corresponding OMVs were collected. Each OMV fusion surprisingly revealed only single or few channel activities. The asymmetry of the OMVs translates after fusion into the lipid membrane with the lipopolysaccharides (LPS) dominantly present at the side of OMV addition. Compared to the conventional reconstitution method, the channels fused from OMVs containing LPS have similar conductance but a much broader distribution and significantly lower permeation. We suggest using outer membrane vesicles for functional and structural studies of membrane channels in the native membrane.     

The Unexpected Helical Supramolecular Assembly of a Simple Achiral Acetamide Tecton Generates Selective Water Channels

Achiral 2-hydroxy-N-(diphenylmethyl)acetamide (HNDPA) crystallizes in the P6₁ chiral space group as a hydrate, building up permeable chiral crystalline helical water channels. The crystallization-driven chiral self-resolution process is highly robust, with the same air-stable crystalline form readily obtained under a variety of conditions. Interestingly, the HNDPA supramolecular helix inner pore is filled by a helical water wire. The whole edifice is mainly stabilized by robust hydrogen bonds involving the HNDPA amide bonds and CH^…π interactions between the HNDPA phenyl groups. The crystalline structure shows breathing behavior, with completely reversible release and re-uptake of water inside the chiral channel under ambient conditions. Importantly, the HNDPA channel is able to transport water very efficiently and selectively under biomimetic conditions. With a permeability per channel of 3.3 million water molecules per second in large unilamellar vesicles (LUV) and total selectivity against NaCl, the HNDPA channel is a very promising functional nanomaterial for future applications.     

1，2-环氧丙烷的光电离解离通道与机理

1,2环氧丙烷(下面简写成环氧丙烷)分子中含氧三员环具有很大的张力,且杂原子氧上含有未公享的电子对,分子中存在有很强的极性共价键,使其易于发生定向开环反应,常用于制造丙二醇、缩丙二醇、甘油等,是一种重要的有机合成化工原料和合成硝酸纤维脂等高分子材料良好的低沸点溶剂.近年来还发现,在含有的1,2环氧基团的天然产品中,这一结构单元对这些天然产品的生物活性起着十分重要的作用.环氧丙烷这种特殊结构,使其电离和解离过程与其它的杂环化合物(三员环以上)和一般的链状化合物有着明显的不同.这方面的研究工作仅有文献[1,2]报导,其方法是…     

Synthesis and Crystal Structure of A New Armed-tetraazacrown Ether and Its Liquid Membrane Transport of Alkali Metal Cations

Introduction　　Transportofcationsacrossanorganicliquidmem branewhichseparatestwowaterphaseshasbeenexten sivelyinvestigated .1Thesyntheticmacrocyclicligands ,suchascrownethers ,areusuallyusedasmodelcarrierstomimicthenaturallyoccurringantibioticmacrocycleswhichhavebeenshowntoalterthepermeabilityofbiologicalmembranestocertaincations .2 ,3 Thus ,theyhaveimpor tantapplicationsinbothchemistryandbiologytoselectivecomplexationofvariousmetalcations .4 ,5Itwasreportedthatthedivalenttransition metalcomp…     

光合放氧复合物结构及其放氧机理的研究

光合水氧化是地球上最重要的生化过程之一.光合放氧生物包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)两种类型反应中心,光系统Ⅱ反应中心能以水作为电子给体,利用光能氧化水产生质子和氧气.对于水如何被氧化这个难题前人已做了大量的工作,但到目前为止放氧复合物(OEC)的结构及水氧化的机理仍不清楚.本文结合当前研究结果,就光合放氧复合物的结构及光合放氧机理进行了综述,希望能有助于推进这方面的工作.