近日，yl34511线路中心童明琼博士在物理化学领域国际知名期刊《Langmuir》上发表了题为《Impact of graphene and its oxides on structural and dynamical properties of transforming growth factor β3》的研究论文，报道了在碳基类材料计算领域取得的重要进展。

通过常规和元动力学分子动力学模拟，本研究考察了TGF-β3蛋白在超大规模20nm×20nm的PG_20nm和GO_20nm片层上的全局吸附行为，以及在较小规模1.2nm×1.6nm的PG_1.2nm和GO_1.2nm表面上的局部吸附现象。全局吸附结果显示出明显的材料依赖性偏好：TGF-β3选择性地吸附在PG_20nm片层的边缘位点，残基片段Tyr6-Tyr49和Pro70-Pro76与平面边缘保持紧密的界面接触。相反，TGF-β3倾向于在GO_20nm片层的中心区域吸附，这从残基Asp3-Arg25、His34-Phe43和Glu84-Ser112与片层中心区域形成广泛相互作用可以看出。结果证实，PG_20nm和GO_20nm片层都能有效吸附TGF-β3蛋白。基于四个尺寸一致的PG_1.2nm片层（1.2nm×1.6nm）同时与TGF-β3的四个不同区域相互作用的局部吸附结果，含有最高密度芳香族氨基酸残基的区域表现出最强的吸附亲和力。GO_1.2nm片层在TGF-β3的四个目标区域上产生一致的吸附结果。然而，尽管这两种片层对TGF-β3的局部吸附位置有利，但分子动力学模拟显示，两种片层都无法使吸附的TGF-β3结构与天然构象保持一致。值得注意的是，均方根波动（RMSF）分析表明，只有在全局吸附系统（GO_20nm/TGF-β3）和TGF-β3仅吸附在单个GO_1.2nm片层上的局部吸附系统（GO/TGF-β3）中，TGF-β3才具有保持类似天然构象特征的能力。这种结构的保留有助于在吸附过程中保持功能，从而能够合理设计新型基于石墨烯的缓释递送平台。

图1 PG_20nm/TGF-β3 (a)和GO_20nm/TGF-β3(b)在分子动力学模拟中的构象变化

该工作在国家自然科学基金项目（32171249、22375028）及山东省自然科学基金项目（ZR2021MB107）的资助下完成。论文第一作者为童明琼博士，通讯作者为顾相伶教授和曹赞霞教授。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c01840