自组装的理论与模拟

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91027044
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    280.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0301.化学理论与方法
  • 结题年份:
    2014
  • 批准年份:
    2010
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2011-01-01 至2014-12-31

项目摘要

自组装在生命、材料、化学和物理等各学科中都处于极其重要的地位,它的研究不但对于理解自然界中的物质结构的形成和功能的实现具有重要意义,而且也逐渐成为新材料研发和制备的最重要手段之一。由于自组装过程涉及多个尺度的复杂物理化学过程,其分子机制还远远不为人们所理解。本项目旨在建立和发展能合理描述弱(非)键相互作用体系的密度泛函和高效的分子模拟计算方法;在此基础上,进一步结合蛋白质多肽或人工多肽和有机超分子自组装的实验,以及微孔金属?有机骨架材料的实验,高效准确地计算一类自组装体系的结构、平衡与非平衡热力学和动力学性质,阐述自组装形成的分子机制及其功能,帮助解决与自组装相关的重要基础问题。力争取得一些在学术界有影响的重要成果,以在国际上占有重要一席之地。

结项摘要

自组装在生命、材料、化学和物理等学科中都具有其极重要的意义。针对目前自组装在理论上存在的挑战,本项目开展了系统的研究并取得一定进展。. 为了提高理论计算方法对复杂体系中的弱(非)键相互作用进行精确描述,课题组曾提出了新一代的高精度普适的密度泛函XYG3。在项目的支持下,进一步提出了一系列的XYG3型双杂化泛函(xDH),如:能够在保障计算精度的前提下使计算标度降低1-2个数量级的XYGJ-OS,长程校正的lrc-XYG3泛函,基于PBE0密度的xDH-PBE0以及无任何经验参数的PBE-ACDH;同时还突破性地实现了xDHs的解析梯度。这些xDHs极大地改善了DFT在主族元素化合物所生成焓、键能、反应能垒、几何构型以及弱(非)键相互作用等方面的缺陷。提出了扩展的ONIOM方法XO和混合基组的方法DCMB,使我们有能力将高等级的计算方法运用在复杂大体系。为自组装所涉及的电子结构问题的研究提供了新契机。. 为进一步理解自组装过程的溶剂化效应,应用全原子分子动力学模拟研究了离子与水的相互作用,从理论上合理地解释了已知的无机盐实验数据、水溶液环境下离子协同作用对水动力学的影响,为从分子原子水平研究与理解水溶液环境下的与疏水作用相关的分子自组装提供了新的理论依据。结合新密度泛函,进一步发展了增强抽样方法,研究了助溶剂效应对蛋白质折叠和聚集性的影响。通过对Hofmeister序列进行深入的理论计算,首次提出阴阳离子协同性在该序列中所起的重要作用,提出氢键受体给体平衡的概念等,通过一个简单、统一、可由实验直接验证的分子水平的理论模型解释了蛋白质的形成、形变的机理这个困扰物理化学和生物化学界百年的问题。. 此外,我们从金属-有机自组装材料的实验合成出发,研究了不同有机官能团与金属离子在分子组装过程中的配位竞争与协同关系;主-客体相互作用的调控在吸附分离、催化等方面的应用;结合理论模拟与实验合成研究金属-有机骨架的结构与功能等等。

项目成果

期刊论文数量(70)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
Direct observation of the uptake of outer membrane proteins by the periplasmic chaperone Skp.
周质伴侣 Skp 对外膜蛋白摄取的直接观察
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0046068
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Lyu ZX;Shao Q;Gao YQ;Zhao XS
  • 通讯作者:
    Zhao XS
Stable Salt-Water Cluster Structures Reflect the Delicate Competition between Ion-Water and Water-Water Interactions
稳定的盐水簇结构反映了离子-水和水-水相互作用之间的微妙竞争
  • DOI:
    10.1021/jp408439j
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry B
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Liu Cheng-Wen;Wang Feng;Yang Lijiang;Li Xin-Zheng;Zheng Wei-Jun;Gao Yi Qin
  • 通讯作者:
    Gao Yi Qin
Adsorption of water molecules on sodium chloride trimer
氯化钠三聚体上水分子的吸附
  • DOI:
    10.1007/s00214-014-1550-1
  • 发表时间:
    2014-08
  • 期刊:
    THEORETICAL CHEMISTRY ACCOUNTS
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Liu Cheng-Wen;Hou Gao-Lei;Zheng Wei-Jun;Gao Yi Qin
  • 通讯作者:
    Gao Yi Qin
Cu2Zn(Sn,Ge)Se4 and Cu2Zn(Sn,Si)Se4 alloys as photovoltaic materials: Structural and electronic properties
Cu2Zn(Sn,Ge)Se4 和 Cu2Zn(Sn,Si)Se4 合金作为光伏材料:结构和电子性能
  • DOI:
    10.1103/physrevb.87.115208
  • 发表时间:
    2013-03-27
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Shu, Qiang;Yang, Ji-Hui;Wei, Su-Huai
  • 通讯作者:
    Wei, Su-Huai
Oxidation Mechanism of Si(111)-7 x 7 by Water: A Theoretical Study
Si(111)-7 x 7 水氧化机理的理论研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wang, Xinlan;Duan, Sai;Xu, Xin
  • 通讯作者:
    Xu, Xin

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  • 通讯作者:
    黄骏虎

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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]
      
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