Lab for Single-Cell Nanoengineering (LSCN)

【研究进展】林绪波:分子模拟揭示新的细胞膜层间耦合调控机制

作者:林绪波

细胞膜中存在着数千种不同的磷脂分子和蛋白,它可选择性通过不同的分子并介导各种信号转导通路、实现细胞内外间物质与信号的交换与传递。细胞膜的这些生物学功能与其中的磷脂、蛋白的动力学紧密相关。因此,前期大量的实验和理论模拟研究关注与模型细胞膜中磷脂、蛋白的动力学过程。结果表明,由于磷脂-磷脂、磷脂-蛋白、蛋白-蛋白间差异性的相互作用,磷脂膜可相分离成不同的磷脂结构域;其中排列有序的、动态的、纳尺度的磷脂结构域称之为脂筏(lipid raft,或者Lo结构域;反之称为Ld结构域)。通过模型磷脂膜体系(双分子层),磷脂结构域的层内动力学(inner-leafletdynamics)的调控机理逐渐明确。然而,对于磷脂结构域的层间动力学(inter-leaflet dynamics),由于实验研究仍存在较大的挑战,其调控机理仍有待进一步阐释。

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因此,北京航空航天大学林绪波副研究员课题组在前期工作的基础上(J. Phys. Chem. B, 2019,123, 1009-1016; Biophys. J., 2018, 114, 1936-1944; J. Phys. Chem. B, 2016, 120, 11930-11941; FEBSLett., 2016, 590, 3368-3374.),设计了一种理想的模型磷脂膜体系(该体系中,磷脂结构域的层内动力学基本保持不变),综合运用粗粒化(coarse-grained)和全原子(all-atom)分子动力学模拟,揭示了磷脂分子尾链中顺式(cis)双键的位置可直接调控磷脂双分子层的层间耦合作用、进而调控结构域的错位动力学(如图)。

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相关工作以Lipid Acyl Chain cis Double Bond PositionModulates Membrane Domain Registration/Anti-Registration为题发表在美国化学会旗舰期刊Journal of the American Chemical Society上。访问学者张斯雅为第一作者,林绪波为通讯作者。这部分工作得到了国家自然科学基金、北航第六批青年拔尖人才计划、北京市生物医学工程高精尖创新中心单细胞工程研究所等的支持。


全文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b06977

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