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应用35T水冷磁体溶液STM研究STK16和C-kit蛋白生理条件下的磁场效应
结题报告
批准号:
11804345
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
28.0 万元
负责人:
王纪浩
学科分类:
A2013.软凝聚态与生物物理
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
张晶、耿涛、张磊
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中文摘要
磁场能改变蛋白分子的排列,从而影响细胞分裂、迁移等过程。蛋白分子只在缓冲盐溶液中才具有活性,受限于溶液、强磁场下蛋白单分子成像技术,磁场影响细胞生物学过程的内在机制依然模糊。STM虽能在溶液中观测蛋白分子结构,但受限于磁体的狭小口径、强磁场作用和震动干扰等困难,强磁场溶液STM尚未见报道。申请人已利用新设计的独立扫描单元,自主搭建了一套高稳定溶液STM,结合改进的“逐行恒高模式”第一次观测到EGFR蛋白的亚分子图像及其在0.4T磁场中的取向行为,并捕捉到纳米纤维的组装/解组装动态过程。本项目中,我们将利用新搭建的35T水冷磁体溶液STM,在0-35T下研究STK16和C-kit蛋白的磁场效应,在单分子尺度上给出强磁场影响STK16和C-kit蛋白构型、取向以及分子间相互作用的直观证据,阐明强磁场影响上述蛋白分子活性的内在机制,进而为探索强磁场下的细胞分裂、迁移等生物学过程奠定坚实基础。
英文摘要
The magnetic field can change the arrangement of protein molecules, thus affecting the cell division, migration and other life processes. Most biomolecules, especially for protein, function only in buffer salt solution, however, limited to the imaging technique of single protein molecule under solution and magnetic field, how magnetic field affect cell division and migration processes remains unclear. STM can be used to investigate the molecular structure of protein in solution, however, due to the limitations of the narrow bore size of magnet, STM was rarely combined with extreme conditions of solution and strong magnetic fields. So far, STM working in solution and strong magnetic field has not been developed yet. In the early, we have built and applied a high stable Liquid-phase STM to reveal the sub-molecular details of EGFR molecule and its orientation behavior under 0.4T static magnetic field. In addition, we have captured the assembly / disassembly dynamic process of nanofiber under solution conditions. In this project, we will use our new-built 35T water-cooled magnet STM investigating the magnetic behavior of STK16 and C-kit protein under physiological conditions, give the evidence of magnetic field-induced changes of protein structure, orientation and intermolecular interactions at single molecular level, illustrating the underlying mechanism of how magnetic field affect protein activity, building a foundation for exploring the biological processes of cell division and migration under magnetic field.
本项目是改进现有的溶液STM系统,使其能够在强震动、高噪声,超强磁场的水冷磁体狭小样品腔体内稳定工作,得到原子分辨率图像,然后开展溶液条件下的STK16和C-kit蛋白的磁场效应研究,在单分子尺度上给出强磁场影响蛋白分子构型、取向以及分子间相互作用的直观证据。项目执行期间我们自主研制了全氧化锆结构的小尺寸STM镜体(Review of Scientific Instruments,2019),高稳定、抗震动的世界首个12T干式磁体STM(Ultramicroscopy,2019),进而成功研制成功了世界首个27.5T混合磁体(内水冷磁体和外超导磁体嵌套而成)STM(Review of Scientific Instruments,2020)。基于上述设备,我们在对活性STK16和C-kit蛋白,核小体蛋白等分子体系进行了高分辨成像研究,得到了STK16和C-kit蛋白在0场和变场下的高分辨图像和蛋白分子间相互作用图像,并成功观测到核小体的动态折叠和解折叠过程,相关研究成果在论文撰写中。此外,基于该项目申请人研制成功了世界首个超导磁体中的旋转AFM/MFM显微镜(Ultramicroscopy,2020),可以用来对蛋白分子进行大范围形貌表征和转磁场测试。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1002/adfm.202106572
发表时间:2021-11
期刊:Advanced Functional Materials
影响因子:19
作者:Xinyu Sun;Pei Jia;Hui Zhang;Mengna Dong;Jiao Wang;Lihua Li;Tong Bu;Xin Wang;Li Wang;Q. Lu;Jihao Wang
通讯作者:Xinyu Sun;Pei Jia;Hui Zhang;Mengna Dong;Jiao Wang;Lihua Li;Tong Bu;Xin Wang;Li Wang;Q. Lu;Jihao Wang
A mechanical rotatable magnetic force microscope operated in a 7 T superconducting magnet
在 7 T 超导磁体中运行的机械可旋转磁力显微镜
DOI:10.1016/j.ultramic.2020.113071
发表时间:2020
期刊:Ultramicroscopy
影响因子:2.2
作者:Tengfei Guoa;Jihao Wang;Wenjie Meng;Jing Zhang;Qiyuan Feng;Ze Wang;Feng Jin;Wenbin Wu;Qingyi Lu;Yubin Hou;Qingyou Lu
通讯作者:Qingyou Lu
Atomically resolved probe-type scanning tunnelling microscope for use in harsh vibrational cryogen-free superconducting magnet
用于恶劣振动无制冷剂超导磁体的原子分辨探针式扫描隧道显微镜
DOI:10.1016/j.ultramic.2019.06.006
发表时间:2019-10-01
期刊:ULTRAMICROSCOPY
影响因子:2.2
作者:Meng Wenjie;Wang Jihao;Lu Qingyou
通讯作者:Lu Qingyou
Silver nanoparticle-embedded hydrogel as a photothermal platform for combating bacterial infections
嵌入银纳米颗粒的水凝胶作为对抗细菌感染的光热平台
DOI:10.1016/j.cej.2019.122990
发表时间:2020-02-15
期刊:CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
影响因子:15.1
作者:Liu, Yingnan;Li, Fan;Wang, Jihao
通讯作者:Wang, Jihao
A hybrid magnet based scanning tunneling microscope
基于混合磁体的扫描隧道显微镜
DOI:10.1063/1.5140423
发表时间:2020-05-01
期刊:REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
影响因子:1.6
作者:Wang, Jihao;Geng, Tao;Lu, Qingyou
通讯作者:Lu, Qingyou
磁感应蛋白结构与行为高场STM研究
国内基金
海外基金