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分子模拟在多粘菌素药理机制研究中的应用

生物化学与生物物理进展 2023年

作者：蒋绪恺肖敏王禄山山东大学国家糖工程技术研究中心山东大学微生物技术国家重点实验室

多粘菌素是一种膜靶向的脂肽类抗生素，是临床上治疗革兰氏阴性多重耐药菌感染的最后一道防线。通过与脂多糖相互作用，多粘菌素破坏细菌外膜结构并导致细菌死亡。然而，受限于生物化学和结构生物学手段对细胞膜-药物相互作用的表征能... 详细信息

多粘菌素是一种膜靶向的脂肽类抗生素，是临床上治疗革兰氏阴性多重耐药菌感染的最后一道防线。通过与脂多糖相互作用，多粘菌素破坏细菌外膜结构并导致细菌死亡。然而，受限于生物化学和结构生物学手段对细胞膜-药物相互作用的表征能力，目前对多粘菌素药理机制的认识还很不充分，从而限制了新一代多粘菌素药物的设计和开发。为此，本文总结了近年来利用分子动力学方法对细胞膜系统与多粘菌素相互作用的研究进展，为深入理解多粘菌素药理机制与细胞膜系统的内在联系，加快新型抗生素药物研发提供新思路。

关键词：细菌耐药细胞膜多粘菌素分子动力学模拟抗生素设计

壳聚糖与细菌细胞膜相互作用的分子动力学研究

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生物化学与生物物理进展 2023年第8期50卷 1995-2005页

作者：朱景一马振宇肖敏王禄山蒋绪恺山东大学国家糖工程技术研究中心微生物技术国家重点实验室青岛266237 山东大学生命科学学院青岛266237

目的壳聚糖(chitosan,CS)是一种天然的广谱抗菌活性物质。现有研究表明,壳聚糖与细菌细胞膜的相互作用是其发挥抗菌功能的关键。受限于传统实验技术的表征能力,壳聚糖与细菌细胞膜相互作用的具体机制仍有待研究。本文旨在研究壳聚糖与... 详细信息

目的壳聚糖(chitosan,CS)是一种天然的广谱抗菌活性物质。现有研究表明,壳聚糖与细菌细胞膜的相互作用是其发挥抗菌功能的关键。受限于传统实验技术的表征能力,壳聚糖与细菌细胞膜相互作用的具体机制仍有待研究。本文旨在研究壳聚糖与细菌细胞膜相互作用的分子机制。方法本研究利用全原子分子动力学模拟技术主要探究了完全脱乙酰化的不同聚合度壳聚糖(八聚糖、十二聚糖和十六聚糖)与革兰氏阴性菌外膜(outer membrane,OM)和革兰氏阳性菌质膜(cytoplasmic membrane,CM)相互作用的动态过程。结果壳聚糖主要依靠其氨基、碳6位羟基和碳3位羟基与OM和CM的头部极性区发生快速结合。随后壳聚糖末端糖基单元倾向于插入OM内部,深度约1 nm,并与脂质分子脂肪酸链上的羰基形成稳定的氢键相互作用。与之相比,壳聚糖分子难以稳定地插入CM内部。壳聚糖结合对膜结构性质产生影响,主要表现在降低OM和CM的单分子脂质面积,显著减少OM和CM极性区的Ca2+和Na+数目,破坏阳离子介导的脂质间相互作用。结论本研究证明,壳聚糖带正电的氨基基团是介导其与膜相互作用的关键,并破环脂质间的相互作用,降低细菌膜结构稳定性。这些结果为从原子水平上理解壳聚糖的抗菌机制提供了新的见解。

关键词：壳聚糖细菌外膜细菌质膜分子动力学模拟抗菌活性

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大数据时代杂合酶的设计及其新趋势

生物工程学报 2018年第7期34卷 1033-1045页

作者：张群吴秀芸蒋绪恺赵越王禄山山东大学生命科学学院微生物技术国家重点实验室山东济南250100

酶分子的高效性和稳定性是工业广泛应用的物质基础。利用分子生物学技术可以将不同酶分子通过串联、插入、翻译后融合等方式构建成符合工业需求的杂合酶,但应用中多结构域杂合酶在表达量与酶活等方面仍存在弊端,而基于特定蛋白质结构域... 详细信息

酶分子的高效性和稳定性是工业广泛应用的物质基础。利用分子生物学技术可以将不同酶分子通过串联、插入、翻译后融合等方式构建成符合工业需求的杂合酶,但应用中多结构域杂合酶在表达量与酶活等方面仍存在弊端,而基于特定蛋白质结构域的多功能设计成为新趋势。高通量测序技术的发展,使得生物学家正面临着爆炸式增长的大数据集。近年来"蛋白质功能区"概念的提出,拓宽了人们对蛋白质结构与功能组织层次的认知,功能区残基聚簇的协同演化可导致同一家族不同蛋白质功能的差异。基于海量大数据分析可以快速定位特定功能区以及协同进化的关键位点,再利用合成生物学技术就可实现多种功能残基在同一蛋白质中的精准嫁接,完成天然酶分子的再设计。这将是杂合酶技术发展的新阶段,也会成为生物大数据时代下蛋白质设计的新趋势。

关键词：杂合酶功能区生物大数据合成生物学技术蛋白质工程

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纤维素酶解速度的可视化表征与限制因素分析

生物化学与生物物理进展 2015年第3期42卷 201-210页

作者：孟凡辉蒋绪恺刘琳张怀强高培基王禄山山东大学微生物技术国家重点实验室济南250100

纤维素酶解效率是木质纤维素高效生物转化的限制瓶颈,利用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)可以在水相中原位可视化表征纤维素酶分子运动行为,分析单个酶分子的运动速度及其影响因素.研究发现,高效降解结晶纤维素酶分子仅结... 详细信息

纤维素酶解效率是木质纤维素高效生物转化的限制瓶颈,利用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)可以在水相中原位可视化表征纤维素酶分子运动行为,分析单个酶分子的运动速度及其影响因素.研究发现,高效降解结晶纤维素酶分子仅结合于特定结晶表面上的特定位点上,通过单方向运动完成逐层降解,过量酶分子结合于特定表面上会导致持续性运动"塞车"现象.结晶微纤丝的降解不仅取决于酶分子运动速度及其糖苷键断裂效率,更取决于酶分子可及底物的晶面大小及其晶面氢键解聚程度.以新结合模式、新运动模式或新组织模式的纤维素酶系或复合体应是纤维素酶研究的重点方向.

关键词：木质纤维素纤维素酶原子力显微镜降解效率限制因素

分子动力学模拟探究TrCel7B底物扭曲中关键残基的多重功能

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分子动力学模拟探究TrCel7B底物扭曲中关键残基的多重功能

2015中国酶工程与糖生物工程学术研讨会

作者：蒋绪恺王禄山陈冠军山东大学微生物技术国家重点实验室

＜正＞底物扭曲是纤维素酶催化过程中的一个关键步骤,其中涉及到了酶-底物复合体从初始结合状态到催化激活状态的构象变化。我们分析了瑞氏木霉内切纤维素酶TrCel7B的活性中心架构,并通过分子动力学模拟的方法研究了酶与底物的相

关键词：

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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一种环境振动源强预测随机可靠度分析方法

振动与冲击 2024年第6期43卷 336-344页

作者：张校恺韦凯西南交通大学土木工程学院成都610031

不同线路之间工程条件的差异导致18导则半经验模型环境振动源强预测准确度较低,致使后续减振工作浪费大量时间、经济成本。为了提高预测准确度,实现环境振动敏感点的精准筛选,节约减振成本。建立了可以反映隧道壁振动的车辆-轨道-盾构... 详细信息

不同线路之间工程条件的差异导致18导则半经验模型环境振动源强预测准确度较低,致使后续减振工作浪费大量时间、经济成本。为了提高预测准确度,实现环境振动敏感点的精准筛选,节约减振成本。建立了可以反映隧道壁振动的车辆-轨道-盾构隧道耦合振动模型,基于蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法提出了一种环境振动源强预测随机可靠度分析方法,以半经验模型中的3个修正项C_(W)、C_(R)及C_(T)为例,分析了导致修正项预测准确度具有随机不确定性的主要因素并提出了相应的标准化管理建议。主要研究结论如下:所建模型具有较高的计算效率和计算精度,单个工况计算时间为90 s,可弥补MC法耗时的缺点,时域幅值误差在12%以内,源强误差在1 dB以内;同种扣件不同弹性垫板之间非线性载频变刚度的差异是导致C_(W)准确度具有随机不确定性的一个重要原因,该因素会导致源强预测存在-1~+3 dB的误差;不同线路之间钢轨磨耗等级的差异是导致C_(R)准确度具有随机不确定性的一个重要原因,该因素会导致源强预测存在-3~+3 dB的误差;不同中硬土之间弹性模量的差异过大是导致C_(T)准确度具有随机不确定性的一个重要原因,当土体剪切波速在250~375 m/s时C_(T)的准确度较高,当在375~500 m/s时,C_(T)的准确性较低,预测误差可达3 dB;当同时考虑多个修正项带来的误差时,源强预测误差范围可达-4~+9 dB,设计时极有可能采取不符合断面实际要求的减振措施,从而浪费大量减振成本,因此建议严格控制扣件弹性垫板非线性载频变刚度、钢轨磨耗等级等因素的随机性,并以剪切波速375 m/s为界将中硬土划为两类并给出相应的修正项。

关键词：城市轨道交通车辆-轨道耦合动力学环境振动随机振动

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祝融号火星车次表层探测雷达有效探测深度

科学通报 2024年第18期69卷 2674-2681页

作者：张领方向恺韩硕中山大学地球科学与工程学院珠海519080

2021年5月,中国首次火星探测任务“天问一号”携带祝融号火星车,成功着陆在乌托邦平原南部.祝融号火星车上搭载的次表层探测雷达(RoPeR)对于研究火星近表层精细结构和物理性质,以及了解是否赋存水冰提供了重要依据.深入研究祝融号火星... 详细信息

2021年5月,中国首次火星探测任务“天问一号”携带祝融号火星车,成功着陆在乌托邦平原南部.祝融号火星车上搭载的次表层探测雷达(RoPeR)对于研究火星近表层精细结构和物理性质,以及了解是否赋存水冰提供了重要依据.深入研究祝融号火星车次表层探测雷达的有效探测深度,将不仅帮助分析次表层探测雷达数据的有效性,而且还能表征近表层物质对电磁波的散射和吸收特征.本文首先基于祝融号火星车次表层探测雷达的探测参数,建立了有效探测深度与介电常数和损耗率的关系模型;其次,根据实测次表层探测雷达数据的相似性,确定有效信号深度;最后,通过祝融号火星车雷达的两个通道实际数据的能量衰减特性,计算出不同深度的损耗角正切值,与探测深度模型和有效信号深度进行匹配.祝融号火星车次表层探测雷达的有效探测深度研究,将帮助分析火星近表层物质成分,为我国深空探测助力.

关键词：祝融号火星车次表层探测雷达有效探测深度损耗角正切值

STAR-RIS辅助多载波通信感知一体化系统的资源优化

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系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1431-1439页

作者：寇弘恺傅友华南京邮电大学电子与光学工程学院江苏南京210023 南京邮电大学柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 南京邮电大学射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室江苏南京210023

针对频谱资源短缺和传统的智能反射面无法实现全空间覆盖的问题,研究了同时透射和反射的可重构智能表面(simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface, STAR-RIS)辅助通信感知一体化系统。通过分配... 详细信息

针对频谱资源短缺和传统的智能反射面无法实现全空间覆盖的问题,研究了同时透射和反射的可重构智能表面(simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface, STAR-RIS)辅助通信感知一体化系统。通过分配功率和子载波资源并优化STAR-RIS系数矩阵,使得在保证感知功能的前提下,最大化通信和速率。设计了一种交替优化算法,将多变量之间相互耦合的非凸问题解耦转化为3个凸的子问题。首先,松弛子载波选择变量后使用惩罚函数和逐次凸逼近算法;然后,直接求解功率分配变量的凸子问题;最后,使用半正定规划并把秩一约束改写为核范数与谱范数之差,将其作为惩罚函数,使用逐次凸逼近以优化STAR-RIS系数矩阵。仿真结果表明,与传统RIS相比,所提方案的性能取得了显著提升。

关键词：同时透射和反射的可重构智能表面通信感知一体化资源分配通信和速率

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水煤浆添加剂的研究现状

化学与生物工程 2024年第3期41卷 15-19页

作者：孟茁越杨志远蒋绪王莹咸阳职业技术学院医药化工学院陕西咸阳712000 西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054

近年来,水煤浆技术作为一种高效的煤炭清洁利用途径备受关注。但水煤浆的成浆性能受到煤质、煤粉粒度分布、添加剂等因素的制约,其中添加剂是水煤浆制备过程中决定生产成本和浆体性能的重要因素。介绍了传统水煤浆添加剂的主要特点,综... 详细信息

近年来,水煤浆技术作为一种高效的煤炭清洁利用途径备受关注。但水煤浆的成浆性能受到煤质、煤粉粒度分布、添加剂等因素的制约,其中添加剂是水煤浆制备过程中决定生产成本和浆体性能的重要因素。介绍了传统水煤浆添加剂的主要特点,综述了污泥、工业废水、生物质等废弃物作为环保型水煤浆添加剂的研究进展,并对水煤浆添加剂未来的发展方向进行了展望。

关键词：水煤浆添加剂环保型研究现状