MD模拟研究环肽纳米管倾斜行为及其对管内水分子传输特性的影响

摘要

本文采用分子动力学（MD）模拟研究了水环境和无水条件下环八肽纳米管8×(WL)4-CPNT在POPE质膜中的倾斜现象以及倾斜行为对纳米管中水分子传输特性的影响。
　　100 ns的MD模拟轨迹以及PMF曲线均表明水分子的存在会加剧环八肽纳米管在POPE质膜中的倾斜程度。有水环境下，纳米管的倾斜角度达8~22°，无水条件下，倾斜角度仅为3~9°。水分子的存在增加了磷脂亲水性头部的活跃性，而无水条件下磷脂疏水性尾部则相对活跃，活跃的磷脂头部或尾部都易嵌入肽管，会导致末端环肽间的氢键断裂，末端环肽的椭圆率会低至0.4~0.6。然而，end-gaps区域内的水分子易与相邻的环肽形成水桥，这有利于维持末端环肽的圆型结构以及整个肽管结构的完整性。末端环肽上骨架羰基的取向比中部环肽上的相对灵活。水分子对末端环肽和中部环肽上Trp侧链的取向没有明显的影响。无水环境下，Trp侧链的吲哚环与磷脂头部之间的cation-π作用是引起环肽纳米管倾斜的主要因素，而在水环境中，则是以吲哚环与水分子之间的氢键作用为主。
　　当环八肽纳米管在POPE质膜中的倾斜角由15°增加至20°时，管内水分子的平均数目会增加1个，新增加的水分子倾向于填充在α-plane区域。除gap7中的水分子以外，管内其它区域的水分子偶极取向易受肽管倾斜的影响而渐趋于一致，当肽管倾斜角度达20°时，几乎全部呈现正偶极态，而gap7区域的水链则会出现明显的氢键缺陷。轨迹分析表明，管内水分子与管壁之间的静电作用是导致这一奇特的偶极定向的主要原因。管内水分子的平均停留时间会随着肽管在POPE质膜中倾斜程度的加剧而增加。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题的提出及研究内容和目标

参考文献

第二章 研究方法和理论基础

2.1 分子动力学模拟简介

2.2 分子动力学模拟基本原理

2.3 分子动力学模拟步骤

2.4 NAMD和VMD软件简介

参考文献

第三章 水环境中和无水条件下环八肽纳米管在POPE质膜中的倾斜行为

3.1 引言

3.2 模型构建和研究方法

3.3 结果讨论

3.4 本章小结

参考文献

第四章 环八肽纳米管的倾斜行为对管内水分子运动行为的影响

4.1 引言

4.2 模型构建和研究方法

4.3 结果讨论

4.4 本章小结

参考文献

全文结论

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

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