驱动蛋白力产生过程的受控分子动力学研究

摘要

作为目前所发现的最小而且是最简单的马达,驱动蛋白为我们在研究马达的蛋白质结构与其力学化学功能之间的关系上提供了一个主要依据。驱动蛋白中的一个基本问题是：驱使它不断向前行走的力是如何产生的。现在已经知道颈链是驱动蛋白力产生的关键部分。我们之前已经采用受控分子动力学加力拉颈链,把颈链从与马达头部结构域的对接状态拉开。在模拟过程当中,发现颈链部分六个齿每部分的骨架氢键打开的快慢不同。现在我们从最小的力开始加起,逐步分析氢键打开快慢差别所产生的原因。用分子动力学软件NAMD,首先在水环境下不加力模拟驱动蛋白kinesin的颈链自由运动过程。结果发现,颈链拉链区第六个齿上的最外面一个氢键打开,而其它氢键没有明显变化。我们明显观察到水分子对氨基酸之间氢键的攻击。进一步统计对氢键的各种影响,发现水攻击为主要影响,热运动等其它影响效果和次数则要少得多。

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第一章 驱动蛋白简介

§1-1 驱动蛋白研究过程的发展

§1-2 早期的研究结果

1-2-1驱动蛋白的结构分析[1]

1-2-2驱动蛋白马达结构域的一般架构[1]

1-2-3驱动蛋白沿微管运动的方式

1-2-4驱动蛋白颈链拉链域的介绍

§1-3 本论文的主要内容

第二章 NAMD分子动力学

§2-1 分子动力学简介

2-1-1分子动力学的概念和算法

2-1-2力场函数

§2-2 受控分子动力学简介

2-2-1 受控分子动力学原理

2-2-2 NAMD软件设计及运行

2-2-3 NAMD的扩展和应用

第三章 驱动蛋白力产生过程的动力学模拟

§3-1 组内关于颈链拉链区域氨基酸的研究进展[16,21-23]

§3-2 颈链对驱动蛋白力产生过程产生影响的研究

§3-3 驱动蛋白力产生过程的分子动力学模拟

3-3-1 模拟的准备工作[16]

3-3-2 受控分子动力学模拟[16]

3-3-3 模拟结果

§3-4 驱动蛋白力产生过程的自由态模拟结果分析

3-4-1 第一次水攻击

3-4-2 第三次水攻击

3-4-3 对小峰的分析

3-4-4 其它对氢键的影响因素

3-4-5 抽样统计

第四章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的工作