IMECH-IR  > 非线性力学国家重点实验室
波动力的性质及其对膜间配体、受体相互作用的影响研究
Alternative TitleResearch on the properties of the undulation force and its effects on the interactions between membrane-anchored receptors and ligands
李龙
Thesis Advisor宋凡
2017
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype博士
Degree Discipline固体力学
Abstract由热扰动引起的细胞膜间波动力调控着大量的细胞生命活动,如细胞粘附、细胞融合、细胞迁移等。因此,对波动力性质及其作用的研究构成了生命科学研究的重要基础。然而,作为当前的研究热点,波动力与膜间距之间的具体关系尚未完全清楚,其对膜间配体、受体相互作用的影响仍缺乏深入研究。鉴于波动力在诸多细胞进程中发挥的重要作用,对其更深层次的研究具有极其重要的意义。本文以此为研究背景,对上述问题进行了系统、深入的研究。主要的研究工作与结论总结如下: 1.基于弹性力学、统计力学理论,获得了波动力f与膜间平均距离c之间精确的表达式,理论结果与实验数据吻合地很好,并且首次给出了波动力的力程。研究结果表明,当膜间平均距离足够小时,Helfrich提出的f ~ c-3关系与Freund提出的f ~ c-1关系分别构成了本文所得结果的上限与下限,从而严格证明了上述两种在近期引起巨大争议的关于f 、c关系的理论在本质上的一致性。此外,研究发现,当膜间平均距离大于本文获得的力程时,波动力会迅速衰减为零。上述研究结果有助于解决当前关于波动力与膜间平均距离之间具体关系的争论,并为波动力的后续研究工作提供了新的见解。 2.基于Monte Carlo计算机模拟方法以及统计力学理论,获得了多层膜系统在外部载荷作用下,当弯曲能与表面张力能在膜波动过程中分别处于主导地位时,膜间平均距离、平行关联长度、粗糙度等参量与波动力的关系表达式。研究结果表明,外部载荷的变化可以改变上述参量对波动力的依赖关系。对于外部压力较大、膜间距足够小的情况,通过对获得的f – c 关系作进一步分析,再次证明了Helfrich与Freund的波动理论在本质上具有一致性。 3.建立了多组分细胞膜粘附模型,首次揭示了波动力与脂筏在膜间配体、受体相互作用过程中的协同效应。研究结果表明,与均质膜系统中波动力发挥的作用不同,在多组分膜系统中,脂筏内的蛋白质聚集可引起细胞膜构象熵增加,进而使得波动力促进了膜间配体、受体的相互作用。正是由于该协同效应,相比于刚性膜系统,波动膜系统的键合常数甚至更大。对于细胞-基底粘附模型,在相同条件下,相比于刚性膜系统,波动力的引入可以改变脂筏在膜锚定受体与基底固定配体相互作用过程中发挥的作用。此外,脂筏特性、基底配体分布同样会影响脂筏对受体、配体键和的作用。上述研究结果为不同实验条件下关于脂筏对配体-受体相互作用影响的争论提供了新的解释机制。
Call NumberPhd2017-040
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/78625
Collection非线性力学国家重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
李龙. 波动力的性质及其对膜间配体、受体相互作用的影响研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2017.
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