拓扑蛋白质的设计、合成及应用
日期:2021-10-20 阅读:316

题目:拓扑蛋白质的设计、合成及应用报告人:

张文彬 教授 北京大学

地点:霞光楼220会议室  

时间:2021年10月20日 周三下午14:30

邀请人:颜徐州 

研究员拓扑蛋白质的设计、合成及应用

张文彬北京大学化学与分子工程学院,北京,100871   

蛋白质的体内合成受基因调控,其主链结构多为线性结构。具有非线性复杂拓扑结构的蛋白在大自然中较为少见,大多与特定的功能优势相联系。我们致力于拓展蛋白质的拓扑结构,以探索拓扑结构的构效关系以及生物医药应用。我们利用可基因编码的多肽标签-蛋白质化学反应,通过合理的设计及与蛋白质折叠的结合,合成了多种具有复杂拓扑结构的蛋白质,包括轮烷、打结蛋白质、套索蛋白质,蛋白质索烃等。我们发展了具有一定普适性的拓扑蛋白质设计方法,应用分子动力学模拟初步探讨了一系列拓扑异构体的构效关系,并通过组装和反应的协同,实现了多种拓扑蛋白质的胞内精密合成。通过对若干模型蛋白拓扑结构的计算机模拟和实验研究,我们发现拓扑结构可显著提升蛋白的稳定性和耐酶切稳定性、抗变性、抗聚集能力,提示其在蛋白质药物方面具有广泛的应用前景。本课题得到国家自然科学基金委(21925102, 21991132, 92056118)、国家重点研发计划(2020YFA0908100)和北京分子科学国家研究中心资助 (BNLMS-CXXM-202006)的资助。 参考文献:1.Wang, X.-W.; Zhang, W.-B.* Chemical Topology and Complexity of Protein Architectures. Trends Biochem. Sci. 2018, 43, 806-817.2.Da, X.-D.; Zhang, W.-B.* Active Template Synthesis of Protein Heterocatenanes. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 11097-11104.3.Liu, Y.; Wu, W.-H.; Hong, S.; Fang, J.; Zhang, F.; Liu, G.-X.; Seol, J.;* Zhang, W.-B.* Lasso Proteins: Modular Design, Cellular Synthesis and Topological Transformation. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 19153-19161.4.Liu, Y.;# Duan, Z.;# Fang, J.;# Zhang, F.; Xiao, J.;* Zhang, W.-B.* Cellular Synthesis and Crystal Structure of a Designed Protein Heterocatenane, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 16122-16127.5.Qu, Z.; Cheng, S.Z.D.;* Zhang, W.-B.;* Macromolecular Topology Engineering. Trends Chem. 2021, 3, 402-415.个人简介
 

张文彬,1981年生,于2004年和2010年分别获北京大学学士和美国阿克伦大学博士学位,之后先后在阿克伦大学和加州理工做博士后研究,并于2013年8月加入北京大学化学与分子工程学院。自独立开展工作以来,以“精密结构高分子”为中心,对高分子的设计、合成和自组装做了积极的尝试和深入的研究,致力于通过结合生物大分子和合成大分子的设计理念和独特基元,发展具有精密结构的非传统高分子,实现对其化学结构和物理结构的精准控制,以发展相应的功能材料。至今为止,已在Science, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Cent. Sci., Giant, Macromolecules等国际重要学术期刊上发表论文共134篇,其中102篇为第一或通讯作者,总他引4000余次。曾获日本化学会杰出讲座奖(2017年)、国家杰出青年基金(2019年)、Bayer Investigator Award(2021年)等荣誉和人才计划。2,题目:几何结构的功能纤维及应用-人造蜘蛛丝、人工肌肉、柔性电子与制冷报告人:刘遵峰 特聘研究员 南开大学地点:霞光楼220会议室  时间:2021年10月20日 周三下午15:30邀请人:颜徐州 研究员

几何结构的功能纤维及应用-人造蜘蛛丝、人工肌肉、柔性电子与制冷


摘要:研制了“捻曲核壳结构”的水凝胶纤维,实现了类蜘蛛丝的多层次结构特征,首次通过有机高分子合成实现了接近天然蜘蛛丝的强度和韧性。捻度的加入引入了手性,放大了纤维在湿度下的长度变化,率先发展了基于捻曲结构的蚕丝等全天然纤维材料的智能响应性织物。捻曲结构减小了材料的熵,突破性的使弹性体的制冷效率从32%增加到67%,这是高分子弹性体被发现作为弹热制冷以来,制冷效率的大幅度提高。并发现了多种基于捻曲结构的弹热制冷材料,拓展了固态制冷技术的板块。发展了基于零泊松比褶皱结构的弹性导体,并实现了导电通路的调控,制备了200%应变下高线性的电阻型应变传感器,解决了电阻型应变传感器大形变下线性差的问题;并基于此,构建了多层次协同作用的模拟神经传导、应变传感、驱动为一体的人工肌肉纤维。Publications:1. Run Wang#, Shaoli Fang#, Zunfeng Liu*, Ray H. Baughman* et al. Torsional refrigeration by twisted, coiled, and supercoiled fibers, Science, 2019, 366(6462): 216-221.  2.Yuanyuan Dou, Zunfeng Liu* et al. Artificial Spider Silk from Ion-Doped and Twisted Core-Sheath Hydrogel Fibres, Nat. Commun, 2019, 10, 5293.  3. Zunfeng Liu, Shaoli Fang*, Ray H. Baughman* et al. Hierarchically Buckled Fibers for Superelastic Electronics, Sensors, and Muscles, Science, 2015, 349(6246): 400-404 . 4. Jingjing Li; Zunfeng Liu* et al. Photothermal Bimorph Actuators with In-Built Cooler for Light Mills, Frequency Switches, and Soft Robots, Adv. Funct. Mater, 2019, 29(27): 1808995 (1-11).5.Tianjiao Jia, Zunfeng Liu* et al. Moisture Sensitive Smart Yarns and Textiles from Self-Balanced Silk Fiber Muscles, Adv. Funct. Mater, 2019, 29(18): 1808241 (1-12).个人简历 刘遵峰,南开大学特聘研究员。研究方向为:仿生智能高分子材料,包括高强韧人造蜘蛛丝、人工肌肉、柔性电子、柔性制冷等。第一作者和通讯作者在 Science , Nat. Commun., Adv. Mater.等国际学术 SCI 期刊上发表研究论文 40 余篇。其中2015年关于可拉伸导体的研究工作被美国《Discover Magazine》评选为2015年度全球TOP100重大科学发现;2019年关于“扭热制冷”的工作开创了新型固态柔性制冷新方法,大幅提高了制冷效率;研发的水凝胶纤维人造蜘蛛丝强度与韧性性能接近天然蜘蛛丝。多篇关于柔性健康监测的文章被选为封面文章,受邀撰写多篇综述,申请中国专利20余项,在多个国内外学术会议做邀请报告60余次。入选国家高层次青年人才支持计划,获得天津市杰出青年基金,第十二届江苏省优秀科技工作者等荣誉称号。


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