本文選題：肌球蛋白V + 持續(xù)性運(yùn)動(dòng)　； 參考：《內(nèi)蒙古大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：肌球蛋白V作為最常見(jiàn)的線性分子馬達(dá)之一,是將ATP水解過(guò)程中釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的納米機(jī)器,參與細(xì)胞器和mRNA等的輸運(yùn)過(guò)程,其沿著肌動(dòng)蛋白絲所作的定向和持續(xù)運(yùn)動(dòng),是實(shí)現(xiàn)這些功能的基本條件。駐留時(shí)間、平均速度及運(yùn)行長(zhǎng)度是反映肌球蛋白V持續(xù)運(yùn)動(dòng)特性的重要參數(shù)。近年來(lái)的單分子實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,肌球蛋白V駐留時(shí)間的分布呈雙指數(shù)曲線的形式,指數(shù)的系數(shù)與ATP和ADP的濃度及負(fù)載的大小密切相關(guān),而平均速度與運(yùn)行長(zhǎng)度的分布也同樣受到ATP和ADP的濃度及負(fù)載的影響�，F(xiàn)有的理論研究尚難以完整地解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。肌球蛋白V的運(yùn)動(dòng)蘊(yùn)含著深刻的化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)制,因此建立力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型,是研究其運(yùn)動(dòng)特性的有效方法�；谝韵聦�(shí)驗(yàn)結(jié)果:ATP濃度越高,肌球蛋白持續(xù)運(yùn)動(dòng)的駐留時(shí)間越短,平均速度越大;ADP的釋放限制肌球蛋白力學(xué)化學(xué)循環(huán)速率,本文將ADP的釋放及其逆過(guò)程和ATP與肌球蛋白V的結(jié)合這兩個(gè)因素,作為決定肌球蛋白V運(yùn)動(dòng)特性的主要矛盾,對(duì)傳統(tǒng)的多態(tài)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化,建立了一種三態(tài)力學(xué)化學(xué)耦合模型。相對(duì)于傳統(tǒng)的力學(xué)化學(xué)耦合模型,本模型在以下三個(gè)方面做了簡(jiǎn)化:(1)從統(tǒng)計(jì)意義上,認(rèn)為肌球蛋白兩個(gè)頭部的力學(xué)和化學(xué)循環(huán)相對(duì)獨(dú)立,從而在計(jì)算中只需考慮單頭的循環(huán)過(guò)程;(2)將肌球蛋白V的化學(xué)循環(huán)過(guò)程,,簡(jiǎn)化為肌球蛋白V結(jié)合ATP、結(jié)合ADP和釋放ADP幾個(gè)步驟,忽略了 Pi的釋放等細(xì)節(jié)。(3)在力學(xué)和化學(xué)耦合機(jī)制方面,不考慮肌球蛋白運(yùn)動(dòng)過(guò)程中復(fù)雜的構(gòu)象變化及構(gòu)象變化對(duì)雙頭化學(xué)反應(yīng)速率的影響,僅考慮負(fù)載對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。相比之下,傳統(tǒng)的多態(tài)模型考慮了較多的狀態(tài)轉(zhuǎn)化及力學(xué)化學(xué)耦合過(guò)程,雖然能夠計(jì)算出更為精確的結(jié)果,但難以給出分子馬達(dá)持續(xù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的解析解。與最簡(jiǎn)單的二態(tài)模型相比,本文的三態(tài)模型能夠?qū)TP水解循環(huán)中ATP與ADP所起的作用區(qū)分開(kāi),從而能體現(xiàn)ATP與ADP對(duì)分子馬達(dá)持續(xù)運(yùn)動(dòng)特性的影響,彌補(bǔ)二態(tài)模型的不足。依據(jù)簡(jiǎn)化的三態(tài)力學(xué)化學(xué)模型,采用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法,本文定量研究了肌球蛋白V的持續(xù)運(yùn)動(dòng)特性,重點(diǎn)考察ATP與ADP的濃度以及負(fù)載對(duì)駐留時(shí)間、平均速度以及運(yùn)行長(zhǎng)度的影響,得到以下結(jié)果:(1)得出了駐留時(shí)間分布的雙指數(shù)解析解和平均速度的數(shù)學(xué)表達(dá)式,明確了它們與ATP濃度、ADP濃度以及負(fù)載的定量關(guān)系;(2)通過(guò)肌球蛋白V雙頭駐留時(shí)間的聯(lián)合概率分布,得出了運(yùn)行長(zhǎng)度分布的解析解。理論計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致,證明本文提出的簡(jiǎn)化模型合理可行,為研究肌球蛋白V提供了新的理論工具。本文的研究還發(fā)現(xiàn),ATP和ADP的濃度比對(duì)于駐留時(shí)間、平均速度的值具有決定性的作用,ATP和ADP之間的競(jìng)爭(zhēng)是決定肌球蛋白V的運(yùn)動(dòng)特性的重要因素。
[Abstract]:Myosin V, as one of the most common linear molecular motors, is a nano machine that transforms the chemical energy released into mechanical work during the hydrolysis of ATP, and participates in the transport process of the organelles and mRNA. The orientation and continuous movement along the actin filaments is the basic condition for the realization of these work energy. The residence time, average speed and operation are the basic conditions. The length is an important parameter to reflect the continuous motion characteristics of myosin V. In recent years, the results of single molecular experiments show that the distribution of myosin V residing time is in the form of a double exponential curve, the index coefficient is closely related to the concentration of ATP and ADP and the size of the load, and the distribution of average velocity and operation length is also similar to that of ATP and ADP. The influence of concentration and load. The existing theoretical study is still difficult to fully explain the above experimental phenomena. The movement of myosin V contains a profound chemical kinetic mechanism. Therefore, the establishment of a mechanical chemical kinetic model is an effective method to study the motion characteristics of myosin. Based on the results of the following experimental results, the higher the concentration of ATP, the continuous movement of myosin The shorter the retention time, the greater the average speed; the release of ADP limits the mechanochemical cycle rate of myosin. In this paper, the release of ADP and its inverse process, and the combination of ATP and myosin V, are the main contradictions to determine the kinetic characteristics of myosin V, and the traditional multi state model is simplified, and a mechanization of the mechanization of the myosin V is established. Compared with the traditional mechanical and chemical coupling model, this model has been simplified in three aspects: (1) in statistical sense, the mechanical and chemical cycles of myosin two heads are relatively independent, so that only the cycle process of single head should be considered in the calculation; (2) the chemical cycle of myosin V is simplified as the muscle. Globulin V combined with ATP, combined with ADP and release of ADP, neglecting the details of Pi release. (3) in the mechanical and chemical coupling mechanism, the effect of complex conformation changes and conformation changes on the rate of chemical reaction in the process of myosin movement is not considered, only considering the effect of load on the chemical reaction rate. Compared with the simplest two state model, the three state model in this paper can separate the action of ATP from ADP in the ATP hydrolysis cycle, so that the model can be used as a result. The effect of ATP and ADP on the continuous motion characteristics of the molecular motor is reflected, and the deficiency of the two state model is made up. Based on the simplified three state mechanical chemical model, the continuous motion characteristics of myosin V are studied by chemical kinetics method. The concentration of ATP and ADP and the standing time, average speed and operation length of the load on the residence time are emphatically investigated. The following results are obtained: (1) the mathematical expressions of the two exponential analytic solutions and the average velocity of the residing time distribution are obtained, and the quantitative relation between them and the concentration of ATP, ADP concentration and the load is clarified. (2) the analytical solution of the operation length distribution is obtained through the joint probability distribution of the myosin V double head standing time. The results show that the simplified model proposed in this paper is reasonable and feasible, which provides a new theoretical tool for the study of myosin V. The study also found that the concentration of ATP and ADP has a decisive effect on the value of the residing time and the mean velocity, and the competition between ATP and ADP is the determination of the motion characteristics of myosin V. Important factors.

【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q51

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本文編號(hào)：1796798