[科普中国]-美揭示大豆细胞膜自组装分子机制

美国马里兰大学研究人员开发出一种新的计算模型，首次利用全原子力场模拟构建了大豆细胞膜的详细结构。这一成果对膜蛋白研究具有重要价值，有助于推动生化药剂、生物燃料等产品的开发。

细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。对于细胞膜结构和行为的研究，可以提供糖分、激素和小药物分子如何通过细胞膜、对细胞的渗透程度如何等宝贵信息。

过去大多数关于细胞膜建模的研究集中于酵母菌、大肠杆菌等单细胞微生物，而高级生物都具有由磷脂组成的双分子层细胞膜。此次马里兰大学研究人员之所以选取大豆细胞膜作为研究对象，是因为其被广泛研究，有大量的实验数据可用于验证计算模型的有效性。

研究人员使用了分子动力学计算机模拟技术，通过全原子脂质力场，使用七类磷脂和两种甾醇，来模拟大豆细胞膜的结构和动力学性质，研究脂质是如何自组装成双层膜的。他们在最新一期《化学物理杂志》上发表论文称，新模型与此前实验数据表现出了良好的一致性，显示出大豆细胞膜的详细结构：磷脂在形成双层结构时，疏水性尾端指向膜的中间，亲水部分则朝向细胞的外部和内部。新模型还显示，相似的未饱和脂质会倾向于聚集在一起，这是科学家以前没有观察到的。研究人员称，这种聚集行为令人惊讶，是由磷脂疏水性尾端的范德华力造成的。

研究人员表示，这是他们首次利用全原子脂质力场来模拟大豆细胞膜结构，这对于膜蛋白的研究具有重要价值，有助于推动生化药剂、生物燃料等产品的开发，同时，也有助于科学家更好地了解植物是如何感应外部压力的。