活性氧介导二级构象驱动的聚氨基酸多级自组装结构和功能调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51873118
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0308.生物医用有机高分子材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Inspired by nature, the self-assembly of poly (amino acid) has attracted wide attention due to its unique protein-mimetic structures and promising biomedical applications. However, the effective control over the secondary conformation and hierarchical assembly of poly (amino acid) still remains a great challenge. In this study, we aim to design and synthesize a series of poly (L-cysteine)-based diblock copolymers bearing side groups with different steric hindrance, rigidity, arm lengths and hydrophobicity. The oxidation of thioether groups in side chains in response to reactive oxygen species (ROS) is expected to change both the packing characteristics of hydrophobic side moieties and the secondary conformations of polypeptide backbone, thus driving the transformation of assembled architectures and allowing for the construction of functional switches. By combining computational simulation and experimental techniques, we systematically investigate the influence of chemical structures and stimuli-responsiveness on the secondary conformations and hierarchical self-assembly behaviors of the copolymers, and reveal the general rules of conformation and assembly control. Furthermore, we assess the roles of hierarchically assembled structures and functional switches in determining the biological effect and in vivo fate of polymeric assemblies, taking tumor cells and animals as models. This work provides a new strategy for the construction and control of hierarchical biomimetic structures and functions of poly (amino acid). In addition, the study is of theoretical significance to understand the folding and biological functions of proteins, and also potentially valuable for using in biosensing, disease treatment and diagnostic applications.
受自然界启发,聚氨基酸的自组装由于其独特的仿蛋白结构及其在纳米科技和生物医学领域的应用前景受到广泛关注。然而,如何对聚氨基酸的构象和高级组装结构进行有效调控仍然是个难题。本项目设计并合成一系列含有不同位阻、刚性、臂长和疏水性侧基的聚半胱氨酸衍生嵌段共聚物,利用侧链硫醚对活性氧的响应性来调节聚氨基酸疏水侧基的排列参数和主链的二级构象,并进一步驱动聚合物自组装结构的转变,同时赋予其构象功能开关。本课题拟采用计算机模拟技术和实验相结合的手段系统研究聚氨基酸的化学结构和刺激响应性与其二级构象和多级自组装行为之间的科学关系,揭示聚氨基酸构象和自组装调控的基本规律,并以肿瘤细胞和小动物为模型评价聚氨基酸多级自组装行为和功能开关对其生物学效应和体内命运的影响。本研究为聚氨基酸多级仿生结构和功能的调控提供一种新思路,对于理解蛋白质折叠和功能具有理论价值,并在生物传感、疾病诊断和治疗方面有巨大的应用潜力。

结项摘要

受自然界启发,聚氨基酸的自组装由于其独特的仿蛋白结构及其在纳米科技和生物医学领域的应用前景受到广泛关注。然而,如何对聚氨基酸的有序二级构象进行有效调控仍然是个难题。此外,目前对于高分子二级构象与其自组装结构之间的科学关系还缺乏认识。本项目建立了“氧化门控”有序调控聚氨基酸二级构象的新方法。使用氨基甲酸酯键连接的疏水胆固醇“锁”住聚半胱氨酸的有序构象,利用内源性或外源性活性氧作为“门控”触发高分子疏水嵌段由β折叠转变为α螺旋构象,进而降低膜的厚度,并重构氢键和相行为,从而在保留囊泡完整性的同时增强其膜通透性,实现了小分子和大分子物质的特异性跨膜转运。该囊泡能够作为活体纳米反应器进行特异性的催化反应,并在体内显现出优异的糖尿病治疗效果。为了克服内源性刺激所带来的时空障碍以及能量壁垒,利用外源性光敏分子构建光控变构囊泡,通过组装限域催化实现聚氨基酸超快光控变构行为,在近红外光照5min内实现高分子构象从β折叠到α螺旋的转变,比活性氧触发的构象转变快200倍。光控变构行为不仅提高了纳米粒子的入胞和溶酶体逃逸能力,而且能够实现疏水索拉菲尼和亲水蜂毒肽的按需释放,从而诱发溶膜、氧化应激和免疫原性细胞死亡,并在体内完全消除肿瘤,产生优异的免疫记忆,避免肿瘤的转移和复发。进一步,为了监控构象转变过程,将四苯基乙烯引入聚半胱氨酸侧链,利用其聚集诱导发光性质对β折叠-无规卷曲构象转变进行实时监控和定量,同时能够可视化跟踪药物释放和细胞摄取性能。为了系统探究构象转变机理,设计和合成系列含有不同疏水侧链的聚半胱氨酸,结合分子动力学模拟发现侧链疏水和氢键相互作用是实现构象有序转变的关键因素。本项目研究为聚氨基酸多级自组装结构和功能调控提供了新思路,对于理解蛋白质折叠和功能具有理论意义,所设计的具有构象功能开关的仿生纳米材料在生物传感、药物传递、疾病诊断和治疗等领域具有广阔的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(10)
会议论文数量(10)
专利数量(14)
光响应聚赖氨酸-肉桂酸静电复合纳米自组装体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    高分子材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨艳雪;成澄;刘航;魏小清;蔡璐璐;何林;丁明明
  • 通讯作者:
    丁明明
Drug-induced hierarchical self-assembly of poly(amino acid) for efficient intracellular drug delivery
药物诱导的聚氨基酸分层自组装用于有效的细胞内药物递送
  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2020.10.016
  • 发表时间:
    2021-04-25
  • 期刊:
    CHINESE CHEMICAL LETTERS
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Li, Zifen;Yang, Yanxue;Ding, Mingming
  • 通讯作者:
    Ding, Mingming
Redox-dual-sensitive multiblock copolymer vesicles with disulfide-enabled sequential drug delivery
氧化还原双敏感多嵌段共聚物囊泡,具有二硫键连续给药功能
  • DOI:
    10.1039/d2tb02686d
  • 发表时间:
    2023-02-03
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Cheng, Cheng;Ma, Jiayun;Ding, Mingming
  • 通讯作者:
    Ding, Mingming
Precisely synthesized segmented polyurethanes toward block sequence-controlled drug delivery.
精确合成的分段聚氨酯可实现嵌段序列控制的药物输送
  • DOI:
    10.1039/d1sc06457f
  • 发表时间:
    2022-05-11
  • 期刊:
    CHEMICAL SCIENCE
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Song, Yuanqing;Sun, Chuandong;Tian, Chenxu;Ming, Hao;Wang, Yanjun;Liu, Wenkai;He, Nan;He, Xueling;Ding, Mingming;Li, Jiehua;Luo, Feng;Tan, Hong;Fu, Qiang
  • 通讯作者:
    Fu, Qiang
Multiblock Copolymers toward Segmentation-Driven Morphological Transition
多嵌段共聚物实现分段驱动的形态转变
  • DOI:
    10.1021/acs.macromol.0c00374
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Macromolecules
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Yi Zheng;Chuang Weng;Cheng Cheng;Jinling Zhao;Rui Yang;Qin Zhang;Mingming Ding;Hong Tan;Qiang Fu
  • 通讯作者:
    Qiang Fu

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

聚合物弹性体材料应力-应变关系的理论研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Acta Polymerica Sinica
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    丁芳;张欢;丁明明;石彤非;李云琦;安立佳
  • 通讯作者:
    安立佳
我国商业银行资本结构的影响因素——基于OLS回归和分位数回归的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    南京财经大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁明明;于成永
  • 通讯作者:
    于成永
非完整蛇形机器人系统的Lie对称性和守恒量
  • DOI:
    10.11776/cjam.38.02.d104
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    应用力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟蕾;项春;丁明明;施高萍;傅景礼
  • 通讯作者:
    傅景礼
线阵CCD在岩屑图像采集中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    微计算机信息
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁明明;郑荣儿;亓夫军;慈兴华;孙政;李文东
  • 通讯作者:
    李文东
Application of differential invariant method for solving the electromagnetic fields
应用微分不变量法求解电磁场
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Donghua University
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    傅景礼;项春;曹珊;丁明明;施高萍
  • 通讯作者:
    施高萍

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

丁明明的其他基金

铁配位调控聚氨基酸有序构象分子机制及仿蛋白功能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
铁配位调控聚氨基酸有序构象分子机制及仿蛋白功能研究
  • 批准号:
    52273140
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高级结构调控的生物医用高分子材料
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    120 万元
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
具有可控膜穿透和定位壳脱落功能的阳离子半胱氨酸共聚物载体的研究
  • 批准号:
    21474064
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    84.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
智能稳定型细胞内定位输送纳米药物载体的研究
  • 批准号:
    51203101
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码