生物膜之電腦模擬

背景: 生物膜非常複雜的異構系統，主要由不同種類的脂質所組成。生物膜在控制分區、運輸和訊息 傳遞功能上扮演著重要的角色。在特定條件下，膜可以互相融合，生成一個較大的膜。膜融合在生物 中扮演著一個重要的角色，包括細胞內的化學物質的運輸、回收、病毒感染和神經遞質的釋放等。生 物膜的研究在醫療應用上包括藥物輸送和基因療法。不同的細胞膜有不同的脂質成分，在動物細胞膜 上，主要的脂質成分為兩性離子的磷脂酰膽鹼，它包含一個順式雙鍵。反式脂肪酸的異構物常存在於 食物中的脂肪和油，特別是那些經由部分氫化、除臭或高溫油炸下的加工食品。同時，也已經在人體 脂肪組織中發現反式脂肪酸。反式脂肪酸的異構物也被認為有害健康，如冠狀動脈疾病和高風險的心 臟病。 動機: 雖然至今已有許多探討膜融合機制及脂質自組裝生成脂雙層膜或囊泡的研究，然而，對其分子 機制所知甚少。我們近期的研究顯示，鄰近雙鍵的二面角有著不尋常的快速轉動現象，可能在膜融合 與再組織過程中扮演著關鍵的角色。有鑑於此，利用全原子分子動態模擬在分子基礎下進行此過程的 研究是相當重要的。 方法: 此研究將利用定溫分子動態模擬法及有效的象空間抽樣演算法-平行淬煉分子動態法進行計 算。 目標： 我們主要的研究目標包含 (1). 藉由實驗結果與模擬結果的比較，檢驗及改進膜CHARMM 36 脂質分子力場, (2). 深入研究磷脂質的雙鍵所造成的幾何結構效應，對於脂雙層膜的物理及化學性質 的影響, (3). 分析與詳細瞭解膜融合的的分子機制，特別是磷脂質的雙鍵附近的雙面角的變化在膜融 合中所扮演的角色, (4). 分析與詳瞭理解自發性的磷脂質聚集生成脂雙層膜與囊泡的分子機制。以上 的研究目標可以幫助我們對於生物膜的生理功能，有更深入的了解。