Khám Phá Động Học và Cấu Trúc của Các Phân Tử Sinh Học, Chất Bảo Quản Cryo và Nước Thông Qua Các Mô Phỏng Động Học Phân Tử: Những Tác Động Đối Với Ổn Định Sinh Học và Bảo Quản Sinh Học

Annual Review of Biomedical Engineering - Tập 21 Số 1 - Trang 1-31 - 2019
Lindong Weng1,2, Shannon L. Stott1,3,4, Mehmet Toner1,2,5
1Center for Engineering in Medicine and BioMEMS Resource Center, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Charlestown, Massachusetts 02129, USA;, ,
2Department of Surgery, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts 02114, USA
3Department of Medicine, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts 02114, USA
4Massachusetts General Hospital Cancer Center, Harvard Medical School, Charlestown, Massachusetts 02129, USA
5Shriners Hospital for Children, Boston, Massachusetts 02114, USA

Tóm tắt

Việc ổn định và bảo quản thành công các vật liệu sinh học thường sử dụng nhiệt độ thấp và độ ẩm thấp để ngăn chặn chuyển động của phân tử. Các chất bảo quản cryo thường được sử dụng để giúp các thực thể sinh học tồn tại dưới những áp lực vật lý, hóa học và cơ học do lạnh hoặc khô tạo ra. Sự tương tác phân tử giữa các phân tử sinh học, các chất bảo quản cryo và nước xác định cơ bản kết quả của việc bảo quản. Việc tối ưu hóa các thử nghiệm sử dụng phương pháp thực nghiệm thường bị hạn chế về độ phân giải cấu trúc và tạm thời, trong khi các mô phỏng động học phân tử cổ điển có thể cung cấp cái nhìn tiết kiệm về cấu trúc cấp nguyên tử và tương tác của từng phân tử mà quyết định hành vi vĩ mô. Nghiên cứu tính toán về các phân tử sinh học, các chất bảo quản cryo và nước đã cung cấp những hiểu biết vô giá vào việc phát triển các chất bảo quản cryo mới và tối ưu hóa các phương pháp bảo quản. Chúng tôi mô tả trạng thái nghệ thuật đang phát triển nhanh chóng của các mô phỏng phân tử cho những hệ thống phức tạp này, tóm tắt các cơ chế bảo vệ và ổn định ở quy mô phân tử, và thảo luận về những thách thức thúc đẩy sự đổi mới liên tục trong lĩnh vực này.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1080/10717544.2016.1177136

10.1038/nrd2399

10.1126/science.168.3934.939

10.3727/000000002783985468

10.1038/313573a0

10.1126/scitranslmed.aah4586

10.1023/B:PHAM.0000016234.73023.75

10.1007/s10439-011-0253-1

10.1038/1831394a0

10.1038/72608

10.1146/annurev.ph.54.030192.003051

10.1038/nbt0992-1007

10.1146/annurev.physiol.63.1.327

10.1146/annurev.physiol.63.1.359

10.1021/bm400217j

10.1021/acs.biomac.7b01502

10.1073/pnas.89.19.8953

10.1038/ncomms4244

10.1021/ja962807q

10.1529/biophysj.106.081927

10.1021/acs.jpcb.7b08030

10.1016/j.vibspec.2007.04.002

10.1021/jp3093034

10.1021/acs.jpcb.6b10556

10.1021/acs.jpcb.6b01185

10.1021/jp3058096

10.1146/annurev-biophys-042910-155245

10.1021/jp911940h

10.1016/j.str.2009.09.001

10.1126/science.aat4010

10.1021/jp960880x

10.1073/pnas.0811370106

10.1038/ncomms15959

10.1016/j.bpj.2009.08.012

10.1103/PhysRevLett.84.4613

10.1126/science.1102896

10.1021/nl0731872

10.1007/7653_2015_41

10.1063/1.464521

10.1038/srep28795

10.1021/jp9010026

10.1021/jp0618680

10.1016/S0009-2614(03)01170-9

10.1021/jp984102b

10.1021/jp111162w

10.1063/1.478544

10.1021/jp0468657

10.1021/jp208758r

10.1039/C3CP55418J

10.1080/00268976.2011.641602

10.1021/jp020187b

10.1021/ja00046a038

10.1021/jp0007336

10.1039/b308989d

10.1021/ja970798v

10.1063/1.1917745

10.1016/j.carres.2005.01.036

10.1016/S0008-6215(97)00029-3

10.1021/jp063134t

10.1039/c0cp02326d

10.1021/mp400118v

10.1021/cr000689q

10.1126/science.1131939

10.1021/acs.jpcb.5b01675

10.1063/1.1832595

10.1021/jp953538d

10.1007/s11095-014-1610-1

10.1023/B:PHAM.0000041456.19377.87

10.1016/S0011-2240(02)00127-X

10.1021/jp5105533

10.1021/acs.langmuir.7b03243

Chao H, 1996, J. Exp. Biol., 199, 2071, 10.1242/jeb.199.9.2071

10.1021/jp711977g

10.7554/eLife.05142

10.1073/pnas.1214911110

10.1039/C6SM02867E

10.1016/S0006-3495(96)79204-4

10.1021/ja8034027

10.1002/1439-7641(20020118)3:1<119::AID-CPHC119>3.0.CO;2-R

10.1038/srep09692

10.1002/anie.201609230

10.1021/acs.jpcc.7b10265

Maki LR, 1974, Microbiol, 28, 456

10.1094/Phyto-68-523

10.1016/j.cryobiol.2017.03.006

10.1146/annurev.physiol.60.1.55

10.1016/S0006-3495(01)76093-6

10.1186/1472-6807-11-36

10.1126/sciadv.1501630

10.1021/ja039335h

10.1016/j.bpj.2014.05.012

10.1021/jp054843u

10.1529/biophysj.105.065953

10.1529/biophysj.105.076596

10.1021/jp0730895

10.1006/cryo.2001.2353

10.1126/science.223.4637.701

10.1146/annurev.physiol.60.1.73

10.1016/S0006-3495(98)77736-7

10.1016/S0006-3495(00)76789-0

10.1016/S0006-3495(03)70030-7

10.1016/0376-7388(92)80127-6

10.1016/S0006-3495(03)74706-7

10.1016/S0006-3495(04)74285-X

10.1021/jp060789l

10.1021/jp8025489

10.1021/jp400975y

10.1016/j.bbamem.2013.05.010

10.1021/ja063363t

10.1021/jp073113e

10.1021/jp3035538

10.1021/la801431f

10.1021/jp208145b

10.1021/j100345a006

10.1002/bip.360340713

10.1016/S0301-4622(96)02222-3

10.1021/bi020316e

10.1021/ja053627w

10.1021/acs.jpcb.5b01576

10.1002/prot.10632

10.1038/srep01218

10.1021/jp071946z

10.1021/acs.jpcb.7b05541

10.1016/S0006-3495(01)76072-9

10.1063/1.1518960

10.1002/prot.20414

10.1021/jp0677288

10.1529/biophysj.103.035519

10.1103/PhysRevE.74.031501

10.1063/1.2925684

10.1021/bm1005068

10.1021/acs.jpcb.7b07082

10.1002/jps.20363

10.1039/c2sm06979b

Cicerone MT, 2003, Bioprocess. Int., 1, 36

10.1016/S0006-3495(03)74808-5

10.1016/j.bbapap.2013.01.020

10.1021/jp9004983

10.1021/jp301988f

10.1002/bit.20928

10.1002/anie.200905212

10.1021/jacs.7b05822

10.1038/317645a0

10.1073/pnas.83.19.7256

10.1006/jmbi.1993.1424

Li X, 2013, Nat. Med., 10, 584

10.7554/eLife.03665

10.1016/j.cryobiol.2009.05.005

10.1021/ja0398417

10.1021/jp071097f

10.1039/c3sm27805k

Thông tin
Thông tin xuất bản

Annual Review of Biomedical Engineering

Tập 21 Số 1

1-31

Thông tin tác giả