纳米尺度下机械力及衬底影响蛋白质组装行为的研究
发布时间：2020-08-26 22:06
【摘要】：肌动蛋白是细胞中三种主要细胞骨架蛋白之一。它在体内保持一种聚合和解聚的动态平衡,在体外能对抗解聚,这对于使用肌动蛋白形成纤维状结构域或纳米线是非常重要的。肌动蛋白纳米器件的构建研究多为一维纳米线,二维结构的构建研究较为缺乏。本文研究了纳米机械力诱导和表面促进自组装的机制,利用原子力显微镜(AFM)针尖诱导肽(Pepll)和蛋白(Actin)在特定的表面上组装成纳米模板,探讨了在液体/膜界面上机械力如何影响液体/膜界面的肌动蛋白聚合行为。采用构建肌动蛋白-磷脂膜作用模型的方式,在不借助肌动蛋白相关蛋白和聚合溶液的情况下,肌动蛋白单体在阳离子磷脂膜的表面诱导和外部纳米机械力的共同作用下聚合成双螺旋纤维状肌动蛋白。结合荧光光谱法分析了磷脂脂质体在溶液条件下与肌动蛋白的相互作用,发现无论是在界面上还是在液体中,正电磷脂都能诱导肌动蛋白单体组装形成纤维。本论文主要提供了一种操控多肽组装和蛋白质聚合成二维纳米图案的方法。使用原子力显微镜的探针对样品进行操纵,在云母和磷脂膜表面上形成纳米图案。原子力显微镜的纳米机械力和不同脂质成分组成的阳离子带电磷脂双层膜,加快了多肽和蛋白质自组装速率,使其在基底特定区域形成长时间稳定的纳米纤维结构。此方法简单易行,可在特定衬底上制备和构建蛋白相关的纳米级图案和模板。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：
１－１肠上皮细胞细胞膜与微丝结合处的电子显蛋白（ｆｉｂｒｏｕｓａｃｔｉｎ，Ｆ－ａｃｔｉｎ）是由单体肌动的。在生物体内，肌动蛋白通常以单体与多ｋＤａ，由有３７５个氨基酸残基组成的单根镜下类似球状，Ｘ射线晶体图像是瓣状带）结合位点、二价阳离子（Ｃａ２＋、Ｍｇ２。白（ａｃｔｉｎ－ｂｉｎｄｉｎｇ邋ｐｒｏｔｅｉｎｓ，ＡＢＰ邋）结合位在生物体内的肌动蛋白主要有ＡＴＰ－Ｇ－ａｃｔｉｎ酸结合的Ｇ－ａｃｔｉｎ变性很快，核苷酸的结的转换和肌动蛋白的组装过程有着密切
因为单体Ｇ－ａｃｔｉｎ有极性，组成的纤维时朝向一致，故Ｆ－ａｃｔｉｎ也有极性，狭逡逑缝中的ＡＴＰ结合位点暴露在溶液里的一端是（＿）端，另一端为（＋）端，正端的逡逑装配速度快。肌动蛋白在体外的组装分为三个连续的阶段（图１－３）邋［１８，１９］，第一逡逑个成核阶段的标志是Ｇ－ａｃｔｉｎ聚集成短而不稳定的寡聚体，当寡聚体达到一定长逡逑度（三聚体或四聚体）时，就开始进行稳定的组装阶段。第二个延伸阶段，随着逡逑肌动蛋白单体在寡聚体上的叠加，纤维长度迅速增加，溶液中Ｇ－ａｃｔｉｎ的浓度逐逡逑渐降低，直到纤维和单体之间达到平衡。在第三个稳态阶段，游离的Ｇ－ａｃｔｉｎ单逡逑体开始只交换纤维末端的单体，在正端添加负端分离，纤维的总质量上没有净变逡逑化，Ｇ－ａｃｔｉｎ和Ｆ－ａｃｔｉｎ的浓度达到平衡，此现象被称为“踏车（ｔｒｅａｄｍｉｌｌｉｎｇ）”现逡逑象（图１邋－４邋）［２＜）］。此时体系中剩余Ｇ－ａｃｔｉｎ的浓度称为临界浓度（ｃｒｉｔｉｃａｌ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，逡逑Ｃｃ）
逦Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ逦Ｓｔｅａｄｙ邋ｓｔａｔｅ逡逑图１－３肌动蛋白组装三阶段示意图。成核阶段（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ），ＡＴＰ－Ｇ－ａｃｔｉｎ邋（橙色）聚合成寡逡逑聚体（紫色）；伸长阶段（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ），Ｆ－ａｃｔｉｎ两级同时在组装，在寡聚体的基础上快速伸长逡逑成纤维；稳态阶段（ｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ），正极组装速度和负极解聚速度达到平衡，微丝长度不变。逡逑Ｃｑ邋＞邋Ｇ－ａｃｔｉｎ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋＞邋Ｃｊ逡逑㈠邋（＋）逡逑图１－４肌动蛋白组装的“踏车（ｔｒｅａｄｍｉｌｌｉｎｇ）”现象。踏车现象主要在细胞运动中出现，逡逑先组装的单体（绿色）从正极组装到负极走向分离，纤维的长度在动态中达到平衡。［１６］逡逑微丝主要成分是肌动蛋白纤维，不过体外环境组装的肌动蛋白纤维和体内微逡逑丝的复杂性并不能比较，微丝在体内有各类结合蛋白的辅助以构成有序的三维微逡逑丝网络结构，参与细胞各项生命活动，体内有上百种结合蛋白影响着微丝的结构逡逑和功能
本文编号：2805754
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：
１－１肠上皮细胞细胞膜与微丝结合处的电子显蛋白（ｆｉｂｒｏｕｓａｃｔｉｎ，Ｆ－ａｃｔｉｎ）是由单体肌动的。在生物体内，肌动蛋白通常以单体与多ｋＤａ，由有３７５个氨基酸残基组成的单根镜下类似球状，Ｘ射线晶体图像是瓣状带）结合位点、二价阳离子（Ｃａ２＋、Ｍｇ２。白（ａｃｔｉｎ－ｂｉｎｄｉｎｇ邋ｐｒｏｔｅｉｎｓ，ＡＢＰ邋）结合位在生物体内的肌动蛋白主要有ＡＴＰ－Ｇ－ａｃｔｉｎ酸结合的Ｇ－ａｃｔｉｎ变性很快，核苷酸的结的转换和肌动蛋白的组装过程有着密切
因为单体Ｇ－ａｃｔｉｎ有极性，组成的纤维时朝向一致，故Ｆ－ａｃｔｉｎ也有极性，狭逡逑缝中的ＡＴＰ结合位点暴露在溶液里的一端是（＿）端，另一端为（＋）端，正端的逡逑装配速度快。肌动蛋白在体外的组装分为三个连续的阶段（图１－３）邋［１８，１９］，第一逡逑个成核阶段的标志是Ｇ－ａｃｔｉｎ聚集成短而不稳定的寡聚体，当寡聚体达到一定长逡逑度（三聚体或四聚体）时，就开始进行稳定的组装阶段。第二个延伸阶段，随着逡逑肌动蛋白单体在寡聚体上的叠加，纤维长度迅速增加，溶液中Ｇ－ａｃｔｉｎ的浓度逐逡逑渐降低，直到纤维和单体之间达到平衡。在第三个稳态阶段，游离的Ｇ－ａｃｔｉｎ单逡逑体开始只交换纤维末端的单体，在正端添加负端分离，纤维的总质量上没有净变逡逑化，Ｇ－ａｃｔｉｎ和Ｆ－ａｃｔｉｎ的浓度达到平衡，此现象被称为“踏车（ｔｒｅａｄｍｉｌｌｉｎｇ）”现逡逑象（图１邋－４邋）［２＜）］。此时体系中剩余Ｇ－ａｃｔｉｎ的浓度称为临界浓度（ｃｒｉｔｉｃａｌ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，逡逑Ｃｃ）
逦Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ逦Ｓｔｅａｄｙ邋ｓｔａｔｅ逡逑图１－３肌动蛋白组装三阶段示意图。成核阶段（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ），ＡＴＰ－Ｇ－ａｃｔｉｎ邋（橙色）聚合成寡逡逑聚体（紫色）；伸长阶段（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ），Ｆ－ａｃｔｉｎ两级同时在组装，在寡聚体的基础上快速伸长逡逑成纤维；稳态阶段（ｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ），正极组装速度和负极解聚速度达到平衡，微丝长度不变。逡逑Ｃｑ邋＞邋Ｇ－ａｃｔｉｎ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋＞邋Ｃｊ逡逑㈠邋（＋）逡逑图１－４肌动蛋白组装的“踏车（ｔｒｅａｄｍｉｌｌｉｎｇ）”现象。踏车现象主要在细胞运动中出现，逡逑先组装的单体（绿色）从正极组装到负极走向分离，纤维的长度在动态中达到平衡。［１６］逡逑微丝主要成分是肌动蛋白纤维，不过体外环境组装的肌动蛋白纤维和体内微逡逑丝的复杂性并不能比较，微丝在体内有各类结合蛋白的辅助以构成有序的三维微逡逑丝网络结构，参与细胞各项生命活动，体内有上百种结合蛋白影响着微丝的结构逡逑和功能
【参考文献】
相关博士学位论文 前2条
1 张学强;肌动蛋白在固液界面的组装行为及机械力对组装过程的影响探究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2016年
2 吴富根;两亲性分子自组装聚集体的相变及其区域协同性[D];清华大学;2011年
相关硕士学位论文 前1条
1 芮龙飞;液相和凝胶相单层磷脂膜在还原氧化石墨烯表面的自组装[D];苏州大学;2015年
本文编号：2805754
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