生物大分子体系结合自由能及构象变化的计算机模拟

摘要

在论文的第一部分,我们用双湮灭方法计算了谷氨酰胺结合蛋白(GInBP)单体和底物GIn结合的绝对结合自由能.模拟得到的结果是-14.59 KcaI/moI,与实验值-8.025 Kcal/moI接近,并分析了双湮灭方法的优点和不足,并对该方法的改进提出了一些建议.论文的第二部分工作是选择了GInBP 体单和谷氨酰胺结合蛋白(GInBP-GIn)复合物体系为研究对象.使用GROMOS96程序及其力场分别进行了600ps的MD模拟.通过两个模拟所得到的轨迹,我们从体系的分子结构、自由能、铰链区柔性、口袋区相互作用及底物结合的特异性等几个方面分析了该体系的构象开合机制,得到了与实验数据是相吻合的结果.在论文的最后一部分,我们选择了R6态胰岛素六聚体这个较大的蛋自为研究对象,把FDSD模拟结果与MD模拟和通常的真空SD模拟结果作了比较.结果表明:FDSD模拟方法对于研究分子的结构和动力学性质均比真空SD模拟有很明显的改善,与MD模拟结果接近.

目录

文摘

英文文摘

第一章引 言

1.1研究生物大分子体系结合自由能的背景和意义

1.1.1自由能微扰(PEP)方法

1.1.2热力学积分(TI)方法

1.1.3双湮灭方法

1.1.4分子转换方法

1.1.5基于MM/PBSA的自由能计算方法

1.1.6线性相互作用能方法

1.2分子动力学、随机动力学和有限差分随机动力学的基本原理与应用

1.2.1分子动力学的基本原理

1.2.2分子动力学的积分算法

1.2.3半经验势函数

1.2.4分子动力学模拟细节

1.2.5随机动力学模拟的基本原理

1.2.6有限差分随机动力学模拟的基本原理

第二章谷氨酰胺结合蛋白与底物结合自由能的计算

2.1谷氨酰胺结合蛋白复合物体系介绍

2.2基于双湮灭方法的绝对结合自由能计算

2.2.1模拟方案设计

2.2.2结果分析及讨论

2.3小结

第三章谷氨酰胺结合蛋白构象变化的分子动力学模拟

3.1研究意义

3.2模拟方案设计

3.3结果分析及讨论

3.3.1分子结构分析

3.3.2自由能分析

3.3.3铰链区柔性分析

3.3.4口袋区相互作用

3.3.5底物特异性分析

3.4小结

第四章胰岛素六聚体的分子动力学、随机动力学和有限差分随机动力学模拟

4.1胰岛素六聚体的体系介绍及研究目的

4.2模拟方案设计

4.3结果分析及讨论

4.3.1能量及平均位置涨落

4.3.2回转半径及溶剂可接近表面积

4.3.3氢键

4.3.4二级结构演化

4.4小结

结 论

参考文献

致谢