计算机模拟在蛋白质设计中的应用

摘要

分子动力学模拟是一种通过采用计算机模拟描述分子原子在不同时间尺度的运动的方法。其在生物化学、生物物理学方面的应用日趋广泛。除了解释实验现象之外，分子动力学模拟也可以用来辅助蛋白质设计，主要通过两种途径：即提供分子间作用的结构模型和定量预测体系自由能变化。两种方法分别被用来提高酶设计的成功率和改善蛋白质的热稳定性。本文着重介绍并讨论该方法在荧光蛋白质 YtVA的热稳定性设计改造中的应用。我们通过分子动力学模拟设计了13个YtVA蛋白质突变体，实验证明其中62%体现出更好的稳定性。而三突变的组合提高了该蛋白质的熔化温度达31℃，体现了该方法的可靠性。另外我们还讨论了分子动力学模拟设计蛋白质的优势和缺陷以及对未来进行了展望。