基于分子動力學(xué)模擬的兩種重要蛋白結(jié)構(gòu)與功能研究.pdf

1、分子動力學(xué)模擬是一種能夠揭示生物大分子結(jié)構(gòu)與功能物質(zhì)基礎(chǔ)的重要方法。運(yùn)用分子動力學(xué)模擬的方法，我們可以提供以時間為順序單個粒子運(yùn)動的最終細(xì)節(jié)。因此，利用此種方法構(gòu)建模型來研究某個體系的具體性能問題，往往比實際實驗來的容易。
　　 本論文分別通過兩個實例來展示分子動力學(xué)模擬應(yīng)用于生物大分子研究中的直觀優(yōu)勢。首先是對耐熱脂肪酶T1在不同溫度條件下的模擬。T1脂肪酶是來源于Geobacillus zalihae T1菌株的恒溫嗜堿酶，

2、具有很好的穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性是集約型可持續(xù)化工業(yè)運(yùn)行的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此我們通過分子動力學(xué)模擬揭示了為什么T1脂肪酶在高溫條件下具有如此好的穩(wěn)定性和活性，實驗結(jié)果表明，T1脂肪酶在60℃和70℃下的蛋白結(jié)構(gòu)相比30℃時更加穩(wěn)定，尤其是構(gòu)成活性口袋的兩個α螺旋之間的距離可以穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，使水分子能夠長時間停留在活性中心附近，為水解反應(yīng)提供必須的水。通過分析我們還得到，疏水作用是導(dǎo)致T1脂肪酶在不同溫度下有不同結(jié)構(gòu)變化的主要作用力。最后，我

3、們對另一種耐熱脂肪酶L1進(jìn)行了模擬，得到了與T1脂肪酶相似的結(jié)論，由此推測相同的催化機(jī)理可能存在于多種耐熱脂肪酶中。
　　 另一則實例是關(guān)于成纖維細(xì)胞生長因子9的模擬。成纖維細(xì)胞生長因子9（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF9）是成纖維細(xì)胞生長因子家族的成員之一。在骨骼發(fā)育早期，F(xiàn)GF9的作用是促進(jìn)軟骨細(xì)胞肥大;在骨骼發(fā)育后期，其主要作用是調(diào)節(jié)生長板的血管化和成骨過程。生化研究發(fā)現(xiàn)FGF9的99位的絲氨酸突

4、變?yōu)樘於０肥嵌喟l(fā)性骨性連接綜合征(Multiple synostoses syndrome，SYNS)的發(fā)病原因，因此我們利用分子模擬的方法分別研究FGF9的野生型與突變型的模擬結(jié)果，比對FGF9的野生型和突變型的3D結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)FGF9碳端具有一個秩序井然的結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)在成纖維細(xì)胞生長因子的信號傳遞過程中誘導(dǎo)其形成同源二聚體，從而打破單體與二聚體的動態(tài)平衡。這一平衡被認(rèn)為是成纖維細(xì)胞生長因子信號傳遞過程中，調(diào)節(jié)胞外基質(zhì)親和與組織擴(kuò)散