跨膜蛋白CD3ε与磷脂酰肌醇二磷酸在脂筏域体系中蛋白质-脂质相互作用的粗粒化模拟研究

细胞膜局部区域可形成富含饱和脂质、胆固醇、鞘脂的脂筏域作为其信号转导调控平台。传统实验手段在研究脂筏及其功能时受到系统复杂度高及区域结构瞬时性强等制约。近年来,分子动力学模拟技术为细胞膜的组织原则提供了重要的理论支撑,从简单的单一组分模型到多组分系统转变,最终形成了越来越多的细胞膜仿真模型。其中,粗粒化模拟由于其简化模型,可大副拓展模拟体系的复杂程度与模拟时间,在细胞膜以及蛋白质-脂质相互作用相关研究中得到了广泛应用。本文采用MARTINI粗粒化力场模拟,构建了一种含有阴离子脂质磷脂酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol diphosphate, PIP2)的混合膜体系。模拟结果表明,该体系在适当温度及饱和度条件下,能自发分层形成脂筏域;膜厚度、膜组分分布、膜组分流动性等多种参数均表明,脂筏结构形成且符合其结构特征;少量PIP2添加不影响分层特性且PIP2对脂筏具有显著亲和性。此外,利用该模型以跨膜信号蛋白CD3ε为例研究了脂筏域体系中蛋白质-脂质相互作用。结果表明,PIP2-CD3ε胞内区相互作用可能是脂筏招募CD3ε的驱动力,且该过程可受钙离子调控。本工作体现了粗粒化模拟在仿真膜相关研究中的巨大优势及良好应用前景。     

纳米盘技术在临床医学领域研究新进展

膜蛋白功能广泛,参与多种细胞活动,如细胞增殖分化、信号转导、物质运输等,近年来一直是生物医学领域研究热点之一.膜蛋白天然构象的稳定是维持其生物活性的关键因素,新型纳米材料纳米盘技术采用两亲膜支架蛋白在水相中稳定磷脂分子,进而自组装形成类似于天然磷脂双分子膜环境的盘状结构,为膜蛋白的研究提供了理想平台.与传统拟膜技术相比,纳米盘具有可溶性强、稳定性佳、尺寸可控、生物相容性高、半衰期长等优点,同时可精准设计选择性靶向,应用优势巨大.本文介绍了纳米盘技术在膜蛋白结构与功能研究中的应用,并重点综述了其在临床医学领域中的研究新进展,包括纳米盘作为疏水性药物、抗肿瘤靶向治疗药物的运输载体,具有高载药率、药物可控释、靶向功能的运载能力;作为小分子蛋白的拟膜环境对目标蛋白的亲和固定性和作为高密度脂蛋白的有效补充在心血管疾病中清除胆固醇的高效性和可控性.综上,纳米盘技术能够为未来膜蛋白相关研究以及其他临床疾病的诊断与治疗提供新方法与新思路.