微生物分子生态学技术及其在石油污染土壤修复中的应用现状与展望

概述了微生物分子生态学技术的原理及在土壤生物修复中的应用。该技术可以提供土壤微生物群落多样性信息,跟踪降解菌株(群)的定植及发挥作用的过程,展现投加菌株与土著菌群相互作用的信息,为生物修复中降解菌的筛选、修复过程的强化及修复结果的评估提供生物学信息。展望了该技术在土壤生物修复中应用的前景。     

纳米结构酶催化剂研究进展

将酶负载于载体上可以提高工业应用中酶的稳定性并便于重复使用。纳米材料的发展为固定化酶提供了新的契机,利用纳米材料固定化酶有望进一步提高酶在工业环境中的催化性能、拓展固定化酶的应用范围。本文主要关注近年来在纳米结构酶催化剂方面的研究进展,重点介绍本研究组以无机晶体、金属有机骨架材料、石墨烯和功能高分子等为载体进行酶固定化以及酶催化过程多尺度分子模拟方法的研究进展,讨论了纳米结构酶催化剂的发展前景。     

纳米酶催化剂制备方法研究进展

酶催化具有化学、区位和立体选择性,这使得其成为绿色合成化学品的理想催化剂。然而,天然酶常因其在工业催化条件下的活性和稳定性较低而难以使用。纳米技术为构建高效酶催化剂提供了新的可能性。通过简便、高效、低成本的方法制备出具有高催化活性和高稳定性的纳米酶催化剂,同时提高纳米酶催化剂的可操作性和可回收重复使用特性是其中的关键问题。介绍了纳米酶催化剂的研究现状和制备方法,重点介绍了采用共沉淀方法制备酶-无机晶体杂化纳米催化剂、酶-金属有机骨架材料杂化纳米催化剂,以及制备具有温度和磁响应特性的纳米酶催化剂,并对纳米酶催化剂在酶催化合成医药化学品方面的应用前景进行了探讨。     

优化温度相关力场预测正构烷烃热力学性质

为了实现不同温度下正构烷烃及其混合物热力学性质的准确预测,以正构烷烃（n-C₄~C₁₀）为训练集,通过对全原子OPLS-AA力场中非键相互作用参数（ε）的模拟优化,得到了ε与对比温度（T_r）以及正构烷烃碳原子个数（N_C）的经验关系式。利用该关系式计算出不同温度不同种类的正构烷烃的ε值,预测了正构烷烃纯物质及其混合物的黏度、密度、扩散系数等物性,并将新力场模拟计算值与理论估算值以及实验值进行比较。结果表明,采用优化温度相关力场预测烷烃及其混合物的物性与实验值最为吻合。密度、黏度和扩散系数的预测值与实验值的相对偏差分别小于2%、5%和10%,显著优于目前的理论方法和原OPLS-AA力场模拟计算的预测值。上述温度相关力场参数的确立,对于利用分子动力学模拟方法准确地预测正构烷烃及其混合物的热力学性质具有重要的实际应用价值。     

蛋白质体外折叠技术研究现状与展望

蛋白质折叠技术是生物工程的新“单元操作”。本文阐述了蛋白质体外折叠研究的重要理论意义和应用价值，综述了目前蛋白质体外折叠技术研究进展，最后对蛋白质折叠技术的研究进行了展望。     

全原子分子动力学模拟反相色谱分离细胞色素C的过程

采用全原子分子动力学方法模拟了反相色谱分离蛋白质的吸附和洗脱过程。采用表面键合C4烷基链的硅胶基质作为反相色谱介质和细胞色素C作为蛋白质模型,模拟蛋白质在反相色谱分离过程中的构象变化。结果显示:在吸附过程中,蛋白质在释放出表面结合水分子的同时置换出色谱介质表面的水分子。与其在溶液中的天然构象相比,吸附态蛋白质的构象发生改变。在洗脱过程中,随着溶剂从水切换到甲醇,甲醇取代水分子包覆在介质和蛋白质表面,将蛋白质从介质表面置换下来。分子模拟的结果再现了有关反相色谱"优先水化"的吸附机制,并从分子水平上展现了吸附和洗脱过程中蛋白质、色谱介质和溶剂之间相互作用,对反相色谱介质设计和过程优化提供了参考。     

分子动力学模拟二硫键对胰岛素构象稳定性的影响

采用分子动力学模拟考察了二硫键对天然态和还原态胰岛素构象稳定性的影响。结果表明:天然态胰岛素中的二硫键限制了其A链和B链的相对运动,有助于稳定胰岛素的主链构象以及胰岛素活性位点的构象。对于还原态胰岛素而言,失去二硫键使其A链和B链解离,B链的中心螺旋趋于失稳,而导致活性位点构象变化。上述分子模拟结果与文献报道的实验结果相符,从分子水平上揭示了二硫键对于胰岛素构象稳定性的影响机制,对胰岛素药物的制剂、储存和应用等具有指导意义。     

表面活性剂辅助溶菌酶复性:表面活性剂-蛋白质复合物结构分析

研究了十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）辅助天然溶菌酶的复性过程及其影响因素.发现向复性液中单独添加低浓度CTAB即可导致溶菌酶复性,且当变性溶菌酶浓度在0.2 mg•ml^-1以上、CTAB与溶菌酶的摩尔比为10时复性效果最佳.采用表面张力、离子交换色谱、非还原性SDS-PAGE及荧光发射光谱法对复性体系进行物性和结构分析,显示CTAB可与变性溶菌酶形成不同结构的表面活性剂-蛋白质复合物,且复合物的组成和结构可随时间发生变化.最后,对于表面活性剂-蛋白质复合物形成过程机理进行了探讨.     

氧气和一氧化碳在人血红蛋白迁移过程研究

为了揭示CO和O₂竞争性结合人血红蛋白血红素位点的机制及其与人血红蛋白结构转换之间的关系，本文采用全原子分子动力学模拟（MD）结合马尔科夫状态模型（MSMs）研究氧气（O₂）和一氧化碳（CO）分子从水溶液迁移进入人血红蛋白四聚体α链和β链的全过程。分子动力学模拟揭示了O₂和CO结合α链和β链的稳态结合位点和瞬态结合位点、迁移通道以及α链的结构变化。结果显示，分子模拟不仅仅能够再现全部实验中所观察到的离散Xe结合位点和分子扩散通道，而且揭示了实验中无法观测的瞬态结合位点和多重气体迁移途径。上述结果表明人血红蛋白因其结构柔性所形成的瞬态通道对于气体分子迁移过程的重要性。除此之外，利用MSM和过渡路径理论（TPT）构建了人血红蛋白α链结构变化与气体分子迁移之间的关系，阐释了血红蛋白中影响气体迁移的关键结构及其微观机制。     

水化层影响酸酐酶内CO2扩散行为的分子动力学模拟

气相中酶分子表面的水化层对其催化行为具有显著的影响。本文采用全原子分子动力学模拟方法考察了气相体系碳酸酐酶表面的水化层对酶结构以及CO2在酶分子中扩散行为的影响。首先展现了水分子在酶分子及其活性中心周围的分布,研究了水化层厚度对于酶结构以及CO2扩散速率的影响;发现最有利于CO2扩散进入酶分子的水化层厚度为0.7 nm。确认了碳酸酐酶内CO2的吸附位点,通过对其开合状态统计,显示出碳酸酐酶中CO2扩散通道中的瓶颈位置。上述结果对设计和优化碳酸酐酶催化气相体系中CO2的吸附和转化提供了依据和启示。