基于磁镊单分子操纵技术的蛋白质构象转变动力学研究的任务书.docx

基于磁镊单分子操纵技术的蛋白质构象转变动力学研究的任务书
任务书
一、背景
蛋白质是生命体中最重要的有机分子之一，它担负着调控、催化、结构、传递信息等重要生物功能。蛋白质的这些生物功能是由其三维结构决定的。因此，研究蛋白质的三维结构及其构象转变动力学对于理解生命体神秘的生物学过程以及为生物新药的开发提供指导和思路具有重要的意义。磁镊单分子操纵技术为观测和测量蛋白质的构象转变提供了一个独特的手段。它已经被广泛应用于单分子的拉伸、扭曲、折叠等过程研究。然而，对于定性和定量研究蛋白质构象转变的动力学过程，尤其是高能状态，还需进一步地加强。
二、任务
本次任务旨在研究基于磁镊单分子操纵技术的蛋白质构象转变动力学，并对磁镊单分子操纵技术在蛋白质构象转变动力学研究中的应用进行深入探究，包括但不限于以下几个方面：
1.探究磁镊单分子操纵技术在研究蛋白质构象转变动力学中的优势，系统总结磁镊单分子操纵技术的特点及其应用于蛋白质构象转变动力学研究的实现过程；
2.依托于磁镊单分子操纵技术，研究蛋白质构象转变动力学机制，并探究蛋白质构象转变机制中的关键影响因素、关键过渡态和关键路径；
3.设计并开发新的单分子力学实验技术或算法，以提高磁镊单分子操纵技术的分辨能力和灵敏度；
4.利用计算模拟手段对磁镊单分子操纵技术研究过程进行模拟和验证，优化实验设计和模拟分析方法；
5.针对特定生物分子进行实验研究，探究其构象转变动力学并结合生物学意义进行解释。
三、预期成果
1.论文发表：完成对蛋白质构象转变动力学的实验研究并撰写论文，提交相应期刊审稿，预期发表一篇SCI一类的高水平论文，或者在相关国际学术会议上做口头报告；
2.书籍撰写：组织并编写一本蛋白质构象转变动力学研究方面的专著或者教材；
3.研究报告：完成对磁镊单分子操纵技术在蛋白质构象转变动力学研究中应用的深入探究，并整理出精品研究报告；
4.实验方法创新：在磁镊单分子操纵技术研究中开发新的单分子力学实验技术或算法，提高磁镊单分子操纵技术的分辨能力和灵敏度；
5.实验数据：在本研究任务中获得的实验数据，包括磁镊单分子操纵技术的理论和实验数据，以及蛋白质构象转变动力学的理论模型和实验数据。
四、研究方法
1.文献综述：对磁镊单分子操纵技术以及蛋白质构象转变动力学机制的文献进行全面梳理，建立针对性的研究思路和方法；
2.实验室操作：通过对蛋白质构象转变动力学的实验研究，掌握磁镊单分子操纵技术的应用原理和实验操作技术，并且针对特定生物分子进行实验研究；
3.数值模拟：利用计算模拟手段对磁镊单分子操纵技术研究过程进行模拟和验证，在优化实验设计和模拟分析方法等方面作出贡献。
五、任务周期和预算
1.任务周期：24个月；
2.预算：研究经费为100万元，包括人员、材料、试剂及设备使用等费用；
3.专项经费使用管理：经费使用需遵照国家、省市科学技术项目管理规定执行，应规范合理使用；
4.成果排期：第1年完成磁镊单分子操纵技术的基本理论研究及实验；第2年完成实验和数值模拟，完成论文发表及其他目标。
六、任务执行机构
本研究任务由国内某一知名高校承担，该高校拥有一定的科研实力和经费支持，人员配置合理，实验室设备完善，保证任务的顺利完成。
七、人员配置
本次研究任务需要一定的研究团队，人员的配置如下：
1.主要负责人：1名，研究方向为分子生物物理学或生物化学，有中高级职称或许多年从事生命科学研究经验，主持过相关科研项目；
2.技术骨干：2名，分别从事磁镊单分子操纵技术和生物分析方法研究，熟练掌握相关的科研技能和实验操作技术；
3.博士生：2名，从事蛋白质构象转变动力学的实验研究，熟练掌握蛋白质纯化、结晶、分辨率高的质谱分析等技术；
4.硕士生：2名，分别从事基于磁镊单分子操纵技术的生物分子构象转变动力学研究和蛋白质空间结构的研究。
八、参考文献
1.DuvalD,FriedmanLJ,FakhriN,etal.Howtoexplorefoldedproteinswithopticaltweezers.JournalofPhysics:CondensedMatter,2011,23(26):263102.
2.KellermayerMS,SmithSB,GranzierHL,etal.Completeunfoldingofthetitinmolecule:domainsunfoldsequentiallybydistinctmechanisms.Cell,1997,88(4):515-524.
3.CecconiC,ShankE,BustamanteC,etal.Ultrastablefoldedstateofasingledomainproteinfromathermophilicbacterium.ProcNatlAc