报告摘要:

细菌和细胞依赖一系列复杂的受体-配体相互作用，维持生物体内的粘附动态、细胞通讯及力感应过程，从而适应体内复杂且动态变化的机械力环境。大多数受体-配体相互作用(如典型的黏附蛋白及其复合物)在外力增强时结合稳定性降低，表现为“滑动键”(slip bond);而少数具有力增强结合稳定性的相互作用则构成“逆锁键(catch bond)。本研究首先探究了细菌黏附蛋白(以SdrG和EnbpA为代表的Dock-Lock-Latch和β加成)的力增强机制，发现多肽高分子熵弹性介导其反常力增强行为。进一步地，我们在糖蛋自CD24与E-selectin介导的细胞-细胞黏附中也观察到类似的力增强效应，并揭示糖质唾液酸修饰与EGF结构域构象变化在“逆锁键”形成中的关键作用。基于此，我们结合机械力作用下的熵-焓理论，系统探索了三类可能驱动力增强的物理化学机制:(1)机械力诱导的反应路径转换;(2)力调控的多肽高分子链熵变效应;(3)力介导的蛋白构象变构(焓变)机制。在此基础上，我们初步实现DNA纳米结构与蛋白质“逆锁键”界面的人工设计与调控，为构建具有力响应特性的功能性化学生物学体系提供了新思路。

报告人简介:

黄文茂，上海交通大学，化学生物协同物质创制全重，化学化工学院化学生物学系，长聘教轨副教授。2013年和2017年在南京大学获得物理学学士和博士学位，在南京大学化学化工学院和新加坡国立大学力生物学研究所从事博士后研究。2023年加入上海交通大学，聚焦化学、物理和生物交叉的单分子力化学生物学通过发展多尺度力学操控和分析新技术，实现对单个分子的精准操控与测量，研究化学与生物学中的单分子力化学生物学反应及其物理化学机制，结合机器学习实现分子、细胞和材料力学编程。近年来以通讯作者或第一作者在Nat.Chem.、y.Am.Chem.Soc.、 Phys. RevLett.等发表多篇论文，撰写方法学论著两部。入选国家高层次青年人才引进计划(海外优青)、上海市海外层次引进人才、上海市科技青年引领计划，担任Supramolecular Materials青年编委等，主持国家自然科学基金青年、面上项目，国家重点研究计划培育项目等