SARS-CoV-2 大流行促使携带多重突变的病毒变体不断出现，尤其是刺突糖蛋白中的突变可增强病毒适应性并可能改变蛋白结构与功能。本文据作者所知首次系统比较了三种不同 SARS-CoV-2 变体在生理 pH 7.4 下单体刺突蛋白 S1 亚基的结构。研究采用多模态方法，整合衰减全反射红外（ATR-IR）光谱、圆二色（CD）光谱等实验...
罗氏沼虾杆状病毒（Macrobrachium rosenbergii nodavirus, MrNV）是引起巨淡水对虾白尾病的主要病毒，造成严重经济损失。本研究考察截短 DNA 适配体 TrAptm-1 对 MrNV 衣壳蛋白单体和三聚体形式的结合特性。分子动力学模拟结合 MM/PBSA 结合自由能计算表明，TrAptm-1 与三聚...
多巴胺与 RNA 结构之间的相互作用对于理解神经递质驱动的 RNA 调控以及生物传感器设计具有重要意义。本文采用全原子分子动力学（MD）模拟，研究多巴胺与 poly(rA)/poly(rU) 复合物在不同浓度下的结合行为。模拟在生理条件下进行，考察了 10、20、30 和 50 个多巴胺分子与一个 poly(A)/poly(U) 复...
遗传编码荧光生物传感器（GEFB）已成为在活体内可视化生物过程的重要工具。典型 GEFB 由感受域（SD）与荧光蛋白（FP）基因融合组成，SD 结合配体或发生酶促反应后构象改变，变构调节色酚环境并改变光谱性质。单荧光蛋白型传感器实验设置简单、单波长操作、易于在活细胞中表达且结构稳定，但 FP 与 SD 之间连接链的长度和残基组成显著...
FcγRI在IgG抗体效应功能中起关键作用，以纳摩尔亲和力与IgG1下铰链区结合。结合特异性发生在FcγRI外结构域D2，而D3是柔性连接区，位于结合位点附近但不直接接触Fc。本研究采用200 ns经典分子动力学模拟，比较含D3的完整FcγRI-Fc复合物与截短D3模型。结果表明，D3为复合物提供额外结构柔性，但不改变KHR结合基序...
聚多巴胺纳米颗粒（PDA NPs）因制备简单、成本低、粘附性好且含氨基和富氧官能团，被广泛用于生物医学表面功能化。然而，将 PDA NPs 用作电极表面涂层并与生物分子偶联用于电化学传感器仍面临挑战。本研究开发了一种基于 PDA NPs 偶联 DNA 适配体的电化学界面，用于检测糖化白蛋白（GA），并通过分子动力学（MD）模拟研究 ...
本文旨在阐明DNA分支等替代高阶结构的结构与动力学，以服务于治疗设计。作者报道了一种不含A/T碱基、带粘性末端的四路DNA连接体，其序列为d(CGGCGGCCGC)4，可在不同人工生理条件下自组装成四路连接体构象。研究以晶体结构坐标（PDB ID: 3Q5C）为初始模型，在DESMOND软件中采用OPLS-2005力场，对不同温度和...
链霉素（streptomycin, STR）是一种氨基糖苷类抗生素，广泛用于人和动物细菌感染治疗，但具有肾毒性和耳毒性等严重副作用，因此需要灵敏检测血清和食品中的痕量残留。适配体是通过SELEX筛选的寡核苷酸或肽，具有高亲和力和高特异性，是生物传感识别元件的理想候选。已有79-mer单链DNA适配体用于多种链霉素适配体传感器，但缺乏...
幽门螺杆菌（H. pylori）是胃炎、消化性溃疡和胃癌等多种胃部疾病的重要致病因子，其关键毒力因子CagA（细胞毒素相关基因A蛋白）可破坏胃上皮细胞正常分化，并作为H. pylori感染及胃癌风险的重要生物标志物。本研究构建了一种基于分子印迹聚合物（MIP）的电化学生物传感器，用于高灵敏检测CagA。该传感平台以丝网印刷电极（SP...
作为零维纳米材料，石墨烯量子点（GQD）具有独特的物理结构和电化学性质，已广泛应用于生物成像、生物传感器、药物递送等生物医学领域。近年来，其生物安全性及对人和动物细胞的潜在细胞毒性日益受到关注，尤其是GQD可能造成的DNA结构损伤仍不清楚。本研究采用分子动力学（MD）模拟，考察不同尺寸和氧化程度的GQD表面单链DNA（ssDNA）与...
金属纳米结构生物传感器可实现化学与生物目标的无标记、多路复用和实时检测，其中铝基生物传感器因稳定性好、成本低而受到关注。尽管纳米技术和相关传感器开发取得进展，但现有缺陷仍限制其应用，因此需要在不同条件下深入理解其行为，这可通过纳米尺度数值模拟实现。本文选择一种铝基生物传感器，采用全原子分子动力学模型（AA-MD）并结合大规模原子/分...
严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）通过刺突蛋白受体结合域（RBD）结合宿主ACE2受体完成感染。本研究以阻断RBD-ACE2结合为目标，对12条候选肽进行计算筛选，利用原子尺度分子动力学模拟评估其与RBD的结合能力、氢键作用、RMSD及水溶液稳定性，并通过伞形采样平均力势（PMF）计算验证结合。结果显示肽6和肽7兼...
微小RNA（miRNAs）是一类约22个核苷酸的小非编码RNA，参与真核生物基因表达调控，并因在癌症发生发展中发挥作用而成为潜在癌症生物标志物。miRNA检测技术快速发展，但有效提取方法仍不足，尤其针对短链miRNA。石墨烯量子点（GQDs）已用于多种疾病生物传感器平台，包括miRNA检测，但尚未研究其用于miRNA提取。miRNA...
受天然信号蛋白模块化结构启发，配体结合蛋白可融合两个荧光蛋白（FP）构建基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器。本研究以葡萄糖传感器为例，将供体与受体荧光蛋白通过不同连接序列连接至葡萄糖结合蛋白，形成多种传感器构象体。对其中三种构象体，利用小角 X 射线散射（SAXS）测量葡萄糖诱导的构象变化，并与已发表的单分子...
适配体与附着表面的相互作用是适配体生物传感器设计与性能的核心。本文建立了一种计算建模方法，用于研究不同系统设计，包括适配体连接端、表面密度、取向和溶剂条件，并将其应用于固定在二氧化硅（SiO2）生物传感器基底上的抗MUC1单链DNA发夹适配体。MUC1是上皮癌早期检测的重要生物标志物，抗MUC1适配体为23个核苷酸的DNA发夹结构，...
本研究针对具有生物分子传感潜力的阳离子噻吩低聚物 N,N,N-三甲基-3-(4-甲基噻吩-3-基氧基)丙烷-1-铵，生成了与其分子动力学模拟兼容的 CHARMM 力场参数。作者采用 VMD 中的 ffTK 插件，并结合 Gaussian09 量子化学计算，确定 Lennard-Jones 参数、部分电荷、键、角和二面体参数。随后，对...
生物传感器是广泛应用于医疗诊断、食品质量控制和环境监测的分析工具，其设计需要兼顾成本、效率与功能提升。实验方法在生物传感器开发中已取得重要进展，但酶、蛋白质、肽、抗体和适配体等识别元件仍存在稳定性、寿命、制备成本、样品基质干扰及温度/pH敏感性等不足。计算设计被提出为弥补实验局限的关键途径，需要可靠的生物传感器各段结构预测、稳定性分...
分子动力学（MD）模拟旨在以实验相关时间分辨率提供构象动态生物系统的原子级洞察，但模拟时间尺度与单分子荧光测量时间分辨率的限制使二者难以在重叠时间域内定量比较。本文报道了与体外单分子 Förster（荧光）共振能量转移（smFRET）测量时间尺度重叠的氨基酸结合蛋白 LIV-BPSS 的 MD 模拟，时间分辨率达亚毫秒。研究采用经显...
基于乙酰胆碱酯酶（AChE）的电化学生物传感器因简单、快速、可靠且成本低，被用于有机磷和氨基甲酸酯农药检测。AChE 在电极表面的生物活性及直接电子转移（DET）速率决定传感器性能，带电表面对其检测能力影响显著。本研究采用平行退火蒙特卡洛（PTMC）和全原子分子动力学（AAMD）模拟，考察加州电鳗 AChE（TcAChE）在带相反电...
石墨烯基生物传感器因无标记检测和高灵敏度而受到关注。许多此类传感器利用非共价范德华力将蛋白质固定到石墨烯表面，同时保持石墨烯高导电性。保持蛋白质天然结构、避免去折叠或显著构象变化，并控制其在石墨烯表面的合适取向，是决定传感性能的关键。本文基于前期石墨烯与肽段氨基酸残基相互作用的实验和建模知识，系统重新设计模型蛋白，以改善其在石墨烯上...