嗅觉受体（ORs）是A类G蛋白偶联受体（GPCRs）中最大的亚家族，但已解析的三维结构很少。为有效发现新型气味分子并阐明其结合模式及激活/失活机制，需要基于结构的虚拟筛选和更深入的构象认识。本文提出一种结合AlphaFold2、分子模拟和虚拟筛选的协议，用于构建目标嗅觉受体OR9Q2与激动剂结合时的激活态模型。研究定义了配体稳定持续...
研究单克隆抗体（mAbs）在固/液界面的分子构象，对理解 mAb 溶液稳定性及推进 mAb 生物传感器开发至关重要。本文以人源 IgG1κ 单克隆抗体 COE-3 为对象，在中子反射（NR）与分子动力学（MD）模拟结合下，考察其在 SiO2/水界面 pH 5.5 和 pH 9 条件下的 pH 依赖构象可塑性。结果表明，pH 5.5 ...
连接蛋白（Cx）形成缝隙连接通道（GJC）和半通道（HC），介导细胞间及胞内外溶质交换。编码Cx32的GJB1基因突变导致X连锁Charcot-Marie-Tooth 1型（CMTX1），目前缺乏有效治疗。施万细胞中Cx32半通道可能通过增强Ca2+信号参与髓鞘形成；p.S85C、p.D178Y、p.F235C等突变可产生渗漏或高活...
本工作理论确定了基于鸟嘌呤分子通过不同有机连接基吸附在金表面形成的自组装单层复杂体系的一电子氧化电位与电荷转移机制。通过经典分子动力学模拟采样中性与阳离子物种的构象空间，并在Marcus理论框架下结合先前发展的加和方案，采用多尺度量子力学/分子力学/连续溶剂化模型计算对几何系综的氧化还原电位。该过程同时考虑构象采样、环境描述以及连接...
DNA在纳米导线和电化学生物传感器等新兴应用中的发展，要求深入理解沿DNA链的电荷转移过程及其氧化还原性质。本文结合分子动力学、多层量子力学/分子力学方案和Marcus理论，对覆盖所有核苷酸二元组合的六种双链DNA模型进行计算模拟与详细分析。研究重点为双链DNA的一电子氧化电位和氧化后空穴的离域行为。结果表明，与单链DNA相比，双链...
本文旨在通过计算筛选低成本肽受体，用于环境中新污染物农药的灵敏检测。作者以蛋白数据银行中 Lymnaea stagnalis 乙酰胆碱结合蛋白 Q55R 突变体与吡虫啉复合物（PDB: 3WTH）为起点，利用 PLIP 分析农药与 A、B、C 链相互作用区，选取三条短肽 YSP09、DRM12 和 WQW13。分子对接显示三者可与吡...
传染病如 COVID-19 对公共卫生和全球经济的负面影响显而易见。该疫情给科学界带来重大挑战，需要开发新的实用分析方法以准确诊断新发病例。由于抗原/抗体相互作用具有选择性和敏感性，亟需基于此类相互作用检测 COVID-19 生物标志物的新方法。在此背景下，理论与计算建模可减少实验工作量并节约资源，用于理性生物传感器设计。本研究提出...
小汗液因其非侵入、可周期性获取且与血浆相关性有限，是生理与代谢生物标志物可穿戴生物传感器设计的理想替代诊断体液。本文旨在建立小汗液的 in silico 分子模型，以辅助葡萄糖、皮质醇等候选分析物的传感器开发。研究首先验证分子动力学中常用水模型，采用 TIP3P 与 SPC/E 两种三站点刚性水模型，并结合 CHARMM36m 力场...
计算方法可显著辅助核酸荧光实验，既能提供研究体系构象与相互作用的原子级细节，也能准确模拟基本参数。基于荧光的光学生物传感器在严重疾病临床诊断中具有高特异性潜力，许多设计依赖 Förster 共振能量转移（FRET）。目前实验方法依赖若干理论假设，这些假设会根本影响结果。若获得详细的原子级概览或重要模拟参数，可改善对计算的理解并给出更...
大脑功能依赖神经递质介导的神经元间通讯，其失调可导致多种精神和神经疾病。本研究结合全原子分子动力学模拟、活细胞BRET生物传感器和电生理实验，解析多巴胺在D2受体（D2R）上的作用机制。多巴胺及其结构类似物显示，配体与D2R结合口袋中TM5关键残基S5.42和TM6关键残基H6.55同时形成极性相互作用时，产生类似多巴胺的偶联特征，...
液晶弹性体（LCEs）是一类兼具聚合物弹性与液晶各向异性的材料，在热、光、电、磁等外部刺激下可改变其物理性质，因而适用于人工肌肉、光学器件、显微成像系统、生物传感器器件以及太阳能收集器优化等多种应用。由于应用范围广泛，数值模型不仅有助于深入理解支配 LCE 行为的力学机制，还能在不同工况下预测其性能。目前，有限元方法（FEM）、蒙特...
“粉红”或 1/f 噪声广泛存在于物理、经济、天体物理、生物乃至音乐与语言中。在电生理学中，多种生物离子通道和人工纳米孔的随机活动可用具有 1/f 功率谱密度的电流噪声描述。在炭疽毒素通道 PA63 中，该噪声表现为导电态与非导电态之间快速、电压无关的电流中断，这一特性阻碍了 PA63 作为离子通道生物传感器的发展。另一方面，PA6...
羟基酪醇经生物酶催化形成的低聚物在抗氧化、抗炎和抗癌变等方面具有优于单体的多效健康改善作用，但其聚合工艺参数与深入机制仍不清楚。为探究羟基酪醇聚合过程，本研究考察了溶剂类型、反应液pH、反应温度和时间对聚合收率的影响，并采用分子对接揭示漆酶、酪氨酸酶和辣根过氧化物酶的结构变化。结果显示，漆酶催化羟基酪醇聚合在pH 5.0水缓冲液、5...
农药在农业中广泛使用，食品中的农药残留必须监测以防止毒性。牛乳中含量最高的蛋白质β-乳球蛋白（BLG）在其中央结合口袋（calyx）中对多种疏水配体具有较高亲和力，而许多常用农药具有疏水性。为预测BLG是否可能成为农药的非预期载体，作者对555种农药及其异构体共889个化合物进行了刚性分子对接筛选，并重点分析60个属于世界卫生组织五...
底物结合蛋白是一类在代谢物跨膜选择性转运中发挥关键作用的蛋白家族，其功能依赖于两个结构域的相对运动。本文以海栖热袍菌精氨酸结合蛋白（TmArgBP）为模型，通过蛋白切割研究该家族中的域间通讯。将 TmArgBP 切割为 D1 和 D2 两个结构域，并采用多种实验与计算技术系统表征其稳定性、晶体结构、精氨酸识别能力及动力学。结果表明，...
设计快速、简便、选择性高且低成本的生物传感器技术，是检测各类农药的重要方向。本文通过分子对接、特异性倾向分析和蛋白质识别能力评估，探讨农药检测的酶生物传感结构基础。研究选取乙酰胆碱酯酶（ACH）、细胞色素P450（CYP）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）和蛋白激酶C（PKC）四种候选生物识别蛋白，分别对应神经递质、代谢、解毒和蛋白磷酸...
结核分枝杆菌 DosS 是响应一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）或缺氧而诱导休眠基因的关键组氨酸激酶。这些环境刺激由 DosS 血红素基团感知，引起 DosS 组氨酸残基自磷酸化，随后将磷酸基团转移至响应调节子 DosR 的天冬氨酸残基。为阐明气态配体识别与信号转导机制，作者通过定点突变 Glu-87 和 His-89，研究铁结合 ...
自石墨烯被发现以来，其在电子、材料和医学领域的应用研究迅速增长。其水溶性形式氧化石墨烯因对单链多核苷酸的优先吸附和荧光猝灭特性，在生物传感器中展现出潜力。然而，理性设计此类传感器需要深入理解结合热力学，并最终建立序列特异性结合的预测模型。为此，本文采用等温滴定量热法（ITC）直接测量核苷和寡核苷酸与氧化石墨烯纳米颗粒的结合，并利用结...
本文报道了不同电荷碳纳米管（CNTs）插入DNA纳米管过程的分子动力学模拟研究。作者指出，控制碳纳米管与生物分子之间的相互作用是其在生物技术中应用的关键。模拟结果表明，CNTs插入DNA纳米管的过程具有电荷可调性：在静电作用与范德华力共同驱动下，正电荷CNTs可在纳秒尺度模拟中自发进入并被限制在DNA纳米管的中空腔内；而负电荷CNT...
人胰岛淀粉样多肽（hIAPP/amylin）聚集与2型糖尿病（T2D）中胰腺β细胞死亡和胰岛素缺乏相关。由于 T2D 尚无根治方法，开发抗聚集分子以保护β细胞具有重要意义。本研究结合离散分子动力学（DMD）模拟、生物物理表征和细胞毒性实验，评估氧化石墨烯（GO）纳米片抑制 hIAPP 聚集的潜力。DMD 模拟和体外实验表明，GO 可...