驱动蛋白颈链对接过程的动力学分析

摘要

生命世界中大部分形式的运动是通过微小的蛋白机器来驱动的，这种蛋白机器称为分子马达。驱动蛋白是目前为止人类所发现的最小的马达蛋白。驱动蛋白利用ATP水解释放的能量，沿着微管运动。其中的基本问题是ATP水解产生的能量如何转化为驱动蛋白前进的动力。ATP与驱动蛋白结合之后，引起一系列的构象变化，其中颈链像拉链一样与驱动蛋白头部对接的过程是产生力的主要步骤。
　　我们通过对驱动蛋白晶体结构的研究，把颈链的拉链区域分成六个部分，称为六个齿。每个齿均由一个中心氨基酸和与其产生弱相互作用的几个氨基酸组成。通过对弱相互作用的分析，发现颈链的对接过程就是这几种弱相互作用相互配合,共同作用的结果。并且前一个齿的形成，为下一个齿的形成创造了条件。但是每一个齿与马达头部的相互作用大小各不相同。
　　我们利用开源的分子动力学模拟软件NAMD，通过施加不同的力将处于对接状态的颈链拉开，来定量分析颈链每一个齿持续的时间，进而得到每一个齿与马达头部相互作用相对强度，并且对马达颈链在对接过程中产生的真实力的大小进行了判断。这些模拟结果与驱动蛋白的相关实验结果吻合，对理解驱动蛋白力产生的机制有很大的帮助。

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第一章 分子马达以及驱动蛋白的简介

§1-1 课题背景

§1-2 细胞骨架和分子马达

§1-3 驱动蛋白简介

第二章 分子动力学原理

§2-1 分子模拟概述

§2-2 分子力场[3, 15-19]

§2-3 分子力学能量最小化方法

§2-4 分子动力学模拟[3]

第三章 驱动蛋白颈链对接过程的分析

§3-1 颈链拉链区域氨基酸的保守性分析

§3-2 颈链拉链区域弱相互作用的分析

§3-3 驱动蛋白颈链对接过程的动力学模拟分析

第四章 结论

参考文献

致谢