蜂毒肽与细胞膜的界面相互作用机制的单分子运动学研究

发布时间：2023-02-06 19:37

　　作为一种典型的抗菌肽,蜂毒肽能够在细菌的细胞膜上形成跨膜孔道、导致其内容物的泄漏从而杀灭细菌。这种独特的杀菌机制使得基于蜂毒肽开发新型、高效、不易产生耐药性的杀菌药物成为可能。然而由于天然蜂毒肽的工作浓度高及细胞毒性大等缺点,它的实际应用还依赖于人们对蜂毒肽与细胞膜的界面相互作用机制的深入理解和有效调控。利用传统实验方法开展的相关研究大多是基于大量多肽或磷脂分子系综平均的信息,从而提供两者相互作用前后、对多肽与细胞膜的形貌或结构变化的表征,而缺乏对其作用过程动态性和分子细节的揭示。在本论文中,我从单分子运动学的角度,研究了蜂毒肽在细胞膜上插入成孔的动力学过程及其背后的物理机制。通过结合单粒子追踪以及表面诱导荧光衰逝技术,我实时追踪了单个磷脂分子及多肽分子的三维运动行为、及其与蜂毒肽的跨膜成孔功能之间的关联。研究发现,蜂毒肽在磷脂膜表面的吸附和聚集显著抑制了多肽吸附区域脂分子的扩散运动,却加速了周围约6.7 nm距离区域脂分子的扩散速率;由此导致了整个磷脂膜中脂分子运动的不均匀性,并促进了多肽在异质区域的作用和插膜。同时,蜂毒肽倾向于弯折成“U”形结构完成插膜,并且在插膜过程中呈现三个亚...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 生物膜系统与细胞膜
        1.1.1 细胞膜的成分
        1.1.2 流动镶嵌模型
        1.1.3 磷脂分子及脂膜的相分离行为
    1.2 人工细胞膜模型
        1.2.1 单层囊泡
        1.2.2 平面支撑磷脂双分子层
    1.3 抗菌肽
        1.3.1 抗菌肽的结构和功能
        1.3.2 蜂毒肽及其膜作用机制研究
第二章 细胞膜界面相关的实验表征技术
    2.1 荧光技术
        2.1.1 全内反射荧光显微术
        2.1.2 表面诱导的荧光衰逝技术
    2.2 力谱技术
        2.2.1 光镊
        2.2.2 磁镊
        2.2.3 原子力显微镜成像及力谱技术
    2.3 膜片钳技术
第三章 蜂毒肽与单组分脂膜动力学相互作用的单分子研究
    3.1 研究背景
    3.2 实验过程
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 样品制备
        3.2.3 表征
        3.2.4 分子动力学模拟
    3.3 实验结果
        3.3.1 GUVs动力学泄露实验
        3.3.2 磷脂的侧向扩散行为
        3.3.3 磷脂分子在膜的上下叶之间的翻转(Flip-flop)行为
        3.3.4 蜂毒肽的跨膜动力学行为
    3.4 小结
第四章 蜂毒肽与双组分脂膜的相互作用
    4.1 研究背景
    4.2 实验过程
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 二元磷脂双层膜的制备
        4.2.3 表征
        4.2.4 分子动力学模拟
        4.2.5 数据处理方法
    4.3 实验结果
        4.3.1 对磷脂分子扩散运动的研究
        4.3.2 基于小波变换的单个磷脂运动轨迹分析
        4.3.3 蜂毒肽对脂膜相边界的干扰
    4.4 小结
总结与展望
参考文献
缩略语中英文对照表
攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果
致谢



本文编号：3736486