固有無序蛋白是一類缺乏穩(wěn)定構象的蛋白,在人體的眾多的生理過程中發(fā)揮重要的功能。固有無序蛋白不能用固定的構象來描述,而必須用很多不同構象組成的結構系綜來表示。目前,有很多實驗能夠檢測固有無序蛋白的結構特性,但由于實驗條件的約束以及固有無序蛋白本身的無序特性,使得實驗觀察在固有無序蛋白存在一定的限制。分子動力學模擬是一種能從原子尺度上模擬分子結構及物理化學性質的方法,能很好地描述固有無序蛋白結構系綜中的關鍵態(tài)和動態(tài)變化過程。目前分子動力學模擬是研究固有無序蛋白的重要手段,與實驗方法相輔相成。分子動力學模擬研究固有無序蛋白的結構系綜對于研究固有無序蛋白的功能具有十分重要的意義。目前分子動力學主要面臨著力場精確性和采樣效率的問題。提高采樣效率需要開發(fā)增強采樣的方法,例如副本交換方法和多元動力學Metadynamics方法。本論文中我們用到的是溫度副本交換方法和偏置交換多元動力學BE-META方法。其中溫度副本交換方法主要原理是高溫比較容易跨越自由能面上的能壘,而BE-META方法是結合副本交換方法和Metadynamics方法的一種增強采樣方法。分子動力學模擬結束后可以分析蛋白的二級結構、自由... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院武漢物理與數學研究所)湖北省

【文章頁數】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２不同氨基酸在有序和無序蛋白的占比的比較??

固有無序蛋白結構系綜的分子動力學模擬研究??１〇１??Ｕｎｆｏｌｄｅｄ??｜〇，｜＼??＾?＾?Ｐａｒｔｉａｌｌｙ?ｕｎｆｏｌｄｅｄ??〇．〇?Ｉ??００?０?１?０－２?０．３??ｑ?（Ａ＇１）??圖１．３?Ｋｒａｔｋｙ圖不同形狀的曲線表征蛋白質無序性的示意圖［４５］??（３）圓二色（ＣｉｒｃｕｌａｒＤｉｃｈｒｏｉｓｍ，ＣＤ）光譜??圓二色光譜與ＮＭＲ—樣，能提供溶液中的蛋白質的結構信息。圓二色光譜??按照波長范圍可以分為遠紫外?ＣＤ（ｆａｒ－Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ?Ｃｉｒｃｕｌａｒ?Ｄｉｃｈｒｏｉｓｍ，ｆａｒ－ＵＶ?ＣＤ）??光譜和近紫外?ＣＤ?（ｎｅａｒ－ＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＣｉｒｃｕｌａｒＤｉｃｈｒｏｉｓｍ，ｎｅａｒ－ＵＶＣＤ）光譜兩類：??遠紫外ＣＤ光譜位于２５０?ｎｍ以下的遠紫外光譜區(qū)，近紫外ＣＤ光譜位于２５０－３５０??ｍｎ的近紫外光譜區(qū)。遠紫外ＣＤ光譜根據譜圖曲線可以得到蛋白質的二級結構，??其中固有無序蛋白在圓二色光譜圖上一般會在２００?ｎｍ以下有一個極小值［４２］。不??同的二級結構對應的光譜圖的曲線的形狀如圖１．４所示。根據該光譜圖可以推測??蛋白質是否無序。而近紫外ＣＤ光譜主要由側鏈芳香基團的電子躍遷引起的，反??映芳香族殘基所處的環(huán)境，因而可以從一定程度上反應蛋白質的三維結構。有序??蛋白在近紫外ＣＤ光譜上有較強的譜峰，而固有無序蛋白在近紫外ＣＤ光譜上譜??峰強度會減弱或消失［４２］。??其他測定固有無序蛋白的方法還有很多，包括單分子熒光共振能量轉移方法??（ｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｌｅｃｕｌｅ?Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ?Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ，?ｓｍＦＲＥＴ）、

Ｏｆ?—??§／＼??＾?§?＼??：２?〇?＼??？ｍｍ?Ｊ?Ｈ?？？?１＾?？？．－＾??ｍａｍ?？?．■＇．?ｉ．?｜?ｓ??？?／?ｖ＼??—?＼?＼?丨丨丨一丨■■＿■■??Ｃ３?Ｃ３?．ｐ？?ｍ?？ｓｗｔ?：ｍｍ?爾?＾ｅｓｗ?？＊？％?ｗａｙ？＾ｇ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?帽卿．．Ｍｉ．ｕ＂ａ，?ｍｍ？?ａｗ＊??Ｓｇ?＼??ＩＩ?ｉｉ？ｒｆ．ｌｅｒｅｉｌ??１８５?２００?２１５?２３０?２４５??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．４圓二色光譜表征蛋白質無序性的示意圖［４２］??１．１．５固有無序蛋白與分子動力學模擬??全原子分子動力學模擬（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｄｙｎａｍｉｃｓ，?ＭＤ）可以用來研究固有無序??蛋白，且其在研宄固有無序蛋白中相比實驗方法有非常多的優(yōu)勢。盡管目前有很??多實驗方法可以用來判定蛋白是無序的還是有序的，也有一些實驗方法能測定固??有無序蛋白的相關結構信息，但實驗方法受實驗條件的約束，仍然有很多觀測不??到的信息。全原子分子動力學模擬作為一種理論方法，其最大的優(yōu)勢在于不受實??驗條件的約束，可以同時研宄全長和一段蛋白［４６＾］，可以研宄不同環(huán)境下的蛋白??如膜環(huán)境或酸性環(huán)境［４９＿５２］，還可以研究蛋白與蛋白的相互作用［５３＿５６］。此外，由于??固有無序蛋白沒有固定的三維結構，是以結構系綜的形式存在的，因此普通實驗??方法難以得到固有無序蛋白整體的結構系綜和關鍵的中間態(tài)，而分子動力學模擬??的方法為研究固有無序蛋白的這些結構性質提供了有力的工具。固有無序蛋白的??二級／三級結構、長程相互作用、蛋白－蛋白相互作用、氫鍵和許多其他結構特征??


本文編號：3381764