离子与磷脂分子的特异性识别及去水化效应研究

Ion-lipid interactions play important roles in regulating membrane prtoein functions. Current studies on ion-lipid interactions are carried out mainly from physical chemistry perspective, whereas the physioligical circumstances are rarely considered. Here we propose to study the ion-lipid interactions under various physiological environment by taking the advatages of nuclear magnetic resonance (NMR) technique, together with other biophysical and biochemical methods. Our studies will focus on the recognition mechanism between metal ions and lipid membranes with various lipid compositions, and the dehydration effects caused by metal ions. Better understanding of the ion-lipid interaction mechanisms will shed lights on their roles in regulating membrane protein functions.

离子与磷脂分子的相互作用在膜蛋白功能调控的过程中发挥了重要作用，目前有关两者相互作用的研究主要还是从物理化学性质的角度开展;由于没有考虑体内真实的离子背景和生理磷脂组分等因素, 现有实验结果很难针对特定生物学调控机制给出合理解释。本项目将以核磁共振技术为主，结合其他生物物理、生物化学和细胞生物学技术，研究生理离子浓度背景和生理磷脂组分组成条件下离子与磷脂分子的相互作用，包括配位结构以及去水化的分子机理等。初步揭示离子与磷脂分子间的特异性识别机制，以及去水化效应在离子调控膜蛋白功能方面的重要作用。

离子与磷脂分子的相互作用在膜蛋白结构和功能调控中发挥重要作用。本项目围绕该关键问题开展科学探究，大部分的研究计划和研究目标均已按时完成。项目组科研人员利用核磁共振技术，开展了P－H NOESY的实验，编写了相关脉冲序列，发展了一套利用核磁共振技术研究离子通过去水化作用特异性识别磷脂分子的检测方法，在国际上首次从原子水平研究了离子的去水化效应，研究发现钙离子的去水化效应远远好于镁离子。同时我们对去水化效应在调控膜蛋白CD3结构和功能方面的作用进行了进一步的研究。在此过程中，根据构建体系的需要，开展了Nanodisc类膜体系的组装优化研究，减少了去污剂的污染，减小了Nanodisc的分子尺寸，使其更加适合于膜蛋白及液体核磁共振领域的研究。