MOLECULAR BIOMECHANICS
分子生物力学
基本信息
- 批准号:6636342
- 负责人:
- 金额:$ 24.04万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2000
- 资助国家:美国
- 起止时间:2000-06-01 至 2006-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Protein motors use chemical and electrochemical energy to generate
mechanical forces. These forces drive intracellular motions that perform a
variety of cellular functions; e.g., manufacturing ATP, pumping ions, shuttling
proteins and chromosomes and extending cellular protrusions. Thus, the
operating principles of these molecular machines are central to cellular
physiology. Recent advances permit measuring forces and motions of single
macromolecules on the scale of piconewtons and nanometers, and structural
studies are revealing the detailed molecular architecture of protein motors.
This has renewed the search for the physical principles that underlie
mechanochemical energy conversion in macromolecular systems. It is now possible
to make realistic models of molecular mechanochemical processes which can be
related directly to observations, and which therefore can be tested
experimentally.
This project involves the construction of mathematical models to describe
several important classes of molecular motors driven by nucleotide hydrolysis
and transmembrane electromotive gradients.
The particular systems to be addressed are (1) the V-ATPase ion pumps; (2)the
bacterial flagellar motor; (3) the kinesin family; (4) the physical mechanisms
that regulate the lamellipodial rotrusion motor of motile cells and the
localization of membrane proteins that control these mechanochemical processes,
and (5) the role of the fluid environment in molecular mechanochemical
processes. Specifically, because many biomolecular motors operate in an aqueous
environment and are mesoscopic in scale (large compared to water molecules but
still small enough for Brownian motion to be important), Dr. Oster also
proposes to develop computational methods for mesoscale biofluid dynamics with
immersed molecular machinery. Such methods will also provide a means of
studying intracellular water movements driven by osmotic forces.
The proposed approach in each case is to begin by formulating stochastic
equations that describe the mechanical behavior of the molecular structures.
These equations are then subject to mathematical analyses where possible, and
to numerical simulations in which parameters have been chosen using the best
available experimental data. Results will be compared to data supplied by
experimental collaborators and colleagues. Computer animations and other visual
techniques will be used to present results in a broadly understandable manner.
蛋白质马达利用化学能和电化学能产生
机械力这些力驱动细胞内运动,
多种细胞功能;例如,制造ATP,泵送离子,穿梭
蛋白质和染色体以及延伸的细胞突起。因此
这些分子机器的操作原理是细胞的核心,
physiology.最新的进展允许测量力和运动的单一
在微微牛顿和纳米尺度上的大分子,以及结构
研究揭示了蛋白质马达的详细分子结构。
这重新开始了对物理学原理的探索,
大分子系统中的机械化学能量转换。现在可以
制作分子机械化学过程的真实模型,
与观察直接相关,因此可以测试
实验性的
这个项目涉及数学模型的建设,以描述
几类重要的由核苷酸水解驱动的分子马达
和跨膜电动势梯度。
要解决的具体系统是(1)V-ATP酶离子泵;(2)
细菌鞭毛马达;(3)驱动蛋白家族;(4)物理机制
调节运动细胞的板状伪足旋转运动,
控制这些机械化学过程的膜蛋白的定位,
流体环境在分子力化学中的作用
流程.具体来说,因为许多生物分子马达在水中运行
环境中,并在尺度上是介观的(大相比,水分子,但
仍然足够小,布朗运动是重要的),奥斯特博士还
建议发展中尺度生物流体动力学的计算方法,
浸没的分子机器这些方法还将提供一种手段,
研究渗透力驱动的细胞内水运动。
在每种情况下,建议的方法是开始通过制定随机
描述分子结构的力学行为的方程。
然后,在可能的情况下对这些方程进行数学分析,
数值模拟中的参数已被选择使用最好的
可用的实验数据。将结果与以下机构提供的数据进行比较:
实验合作者和同事。计算机动画和其他视觉
技术将被用来以广泛理解的方式呈现结果。
项目成果
期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The motility of mollicutes.
软体的运动性。
- DOI:10.1016/s0006-3495(03)74523-8
- 发表时间:2003
- 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:Wolgemuth,CharlesW;Igoshin,Oleg;Oster,George
- 通讯作者:Oster,George
Torque generation by the Fo motor of the sodium ATPase.
- DOI:10.1529/biophysj.104.042093
- 发表时间:2004-10
- 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:Jianhua Xing;Hongyun Wang;Christoph von Ballmoos;P. Dimroth;G. Oster
- 通讯作者:Jianhua Xing;Hongyun Wang;Christoph von Ballmoos;P. Dimroth;G. Oster
Elastic energy storage in beta-sheets with application to F1-ATPase.
β-折叠中的弹性能量储存及其应用于 F1-ATP 酶。
- DOI:10.1007/s00249-003-0335-6
- 发表时间:2003
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Sun,Sean;Chandler,David;Dinner,AaronR;Oster,George
- 通讯作者:Oster,George
The junctional pore complex and the propulsion of bacterial cells.
连接孔复合体和细菌细胞的推进。
- DOI:10.1159/000077871
- 发表时间:2004
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Wolgemuth,CharlesW;Oster,George
- 通讯作者:Oster,George
The influence of chromosome flexibility on chromosome transport during anaphase A.
染色体柔性对后期染色体运输的影响 A.
- DOI:10.1073/pnas.0601215103
- 发表时间:2006
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Raj,Arjun;Peskin,CharlesS
- 通讯作者:Peskin,CharlesS
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Mathematical models for rotary protein motors driven by membrane potential
膜电位驱动的旋转蛋白质马达的数学模型
- 批准号:
8816397 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 24.04万 - 项目类别:
Mathematical models of membrane biophysics and microbial locomotion
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- 批准号:
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- 资助金额:
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Mathematical models of membrane biophysics and microbial locomotion
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8446605 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 24.04万 - 项目类别:
相似海外基金
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- 批准号:
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- 资助金额:
$ 24.04万 - 项目类别:
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- 批准号:
8716702 - 财政年份:2013
- 资助金额:
$ 24.04万 - 项目类别:
CAREER: Biomechanics of Polymerization Motors and Cell Motility
职业:聚合电机和细胞运动的生物力学
- 批准号:
0348758 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 24.04万 - 项目类别:
Continuing Grant