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本文提出一种理论 - 计算方案(theoretical-computational scheme )分析共溶剂对生物分子聚集平衡的影响。以淀粉样肽为模型,发现 ATP 和尿素使溶剂环境更利于单体解离,ATP 抑制聚集主要因范德华力。该研究为理解共溶剂作用提供了新视角。
共溶剂对生物分子聚集的自由能分析研究
在生命科学领域,生物分子的聚集行为与许多生理和病理过程密切相关。共溶剂的加入会对生物分子的聚集平衡产生影响,而探究其背后的机制十分关键。本研究提出了一种理论 - 计算方案,用于分析添加共溶剂后生物分子聚集平衡的变化。
该方案的核心在于,过量化学势对共溶剂浓度的导数,由溶质构型平均的溶剂化自由能的相应导数决定。这一关系突出了溶剂化在共溶剂诱导生物分子聚集平衡转变中的重要作用。
研究人员以淀粉样肽为模型,采用能量表征方法计算溶剂化自由能。实验选用三磷酸腺苷(ATP)和尿素作为添加到水中的共溶剂。结果显示,ATP 和尿素这两种共溶剂都能使溶剂环境对解离的单体比对聚集体更有利,且 ATP 抑制聚集的效果比尿素更显著。
进一步对溶剂化自由能进行分解,研究人员发现其由静电、范德华和排除体积等分子间相互作用成分构成。对于 ATP 和尿素而言,共溶剂效应主要受范德华相互作用的支配。在 ATP 抑制聚集的过程中,ATP 与水之间的静电效应相互抵消,范德华相互作用发挥了主导作用。
综上所述,该研究通过理论 - 计算的方法,揭示了共溶剂影响生物分子聚集平衡的机制,为进一步理解生物分子在复杂溶液环境中的行为提供了重要依据,也为相关疾病的研究和药物开发等方面提供了潜在的理论支持 。