生物分子构象与功能的（微）重力调控研究

Under constant environmental conditions, combined with the chirality and periodicity of Earth gravity, the following problems were proposed to be explored: 1) the effect of microgravity and gravity on DNA replication; 2) the effect of microgravity and gravity on biological rhythms; 3) the effect of microgravity and gravity on polymerization of amino acids. This project will help us to understand if the periodic changes and chirality of microgravity/gravity is able to play an important biophysical role in the DNA mutation, biological rhythms and homochiral selection in polymerization of amino acids.The preliminary results supported these ideas,respectively.

本项目拟在屏蔽温度、光照和磁等其它环境干扰因素条件下，在分子水平较深入探讨（微）重力的手性与周期性变化引起的生物学与化学效应，从分子构象和动力学等角度探讨DNA复制、生物节律与氨基酸聚合的（微）重力效应。通过研究（微）重力对复制酶的影响来考察其对DNA复制的保真性效应，理解（微）重力环境是否也为生物体系（包括宇航员）的DNA稳定性、遗传与变异以及相关太空病的可能因素之一；通过研究（微）重力对蛋白酶活性的影响，阐明地球重力的周期性变化是否为生物节律产生的重要原因之一；通过研究（微）重力手性力的大小和方向对D、L-氨基酸聚合的选择性，阐明地球天然不对称右手运动是否为生命起源时选择L-氨基酸形成肽/蛋白质的重要因素之一。前期工作表明本申请的研究内容是合理可行的，可为阐明这些生命的基本问题提供新的重要实验依据。

重力大小对生物体系、细胞和生物分子的影响有许多的研究，但从微重力的手性方向角度进行的相关研究较少关注。本项目在分子水平较深入地探讨了（微）重力的手性与周期性变化引起的生物学与化学效应，从分子构象和动力学等角度探讨了蛋白酶活性、生物节律与氨基酸聚合的（微）重力效应。研究表明：1）（微）重力的大小和手性方向对蛋白酶的活性和选择性均有影响；2）考虑到（微）重力对蛋白酶活性的影响，地球重力的周期性变化是否为生物节律产生的重要原因之一；3）（微）重力手性力的大小和方向对D、L-氨基酸聚合有选择性，说明地球天然不对称右手运动是否为生命起源时选择L-氨基酸形成肽/蛋白质的重要因素之一。本项目的结果有力支持，在分子水平，生命的起源和进化不仅与重力大小有关，而且与其手性方向密切相关。