驅(qū)動蛋白作為最小的分子馬達在細胞輸運及細胞有絲分裂等過程中起到了極其重要的作用。驅(qū)動蛋白可以將ATP水解的化學能轉(zhuǎn)換為可以直接應用的機械能,并運用其沿著微管攜帶貨物進行上百步單向運動。行走時兩個馬達結(jié)構(gòu)域交替前進。行進過程中驅(qū)動蛋白處于不同的核苷酸循環(huán)態(tài)且兩個馬達結(jié)構(gòu)域同時處于不同步狀態(tài),此時的馬達結(jié)構(gòu)域會發(fā)生相應的輕微構(gòu)象變化,驅(qū)動蛋白的頸鏈對接到馬達結(jié)構(gòu)域過程是驅(qū)動蛋白力產(chǎn)生過程,頸鏈是力產(chǎn)生元件。(1)我們采用分子動力學模擬方法對驅(qū)動蛋白的頸鏈與馬達結(jié)構(gòu)域之間骨架氫鍵及其它相互作用進行研究,發(fā)現(xiàn)頸鏈的β 10部分與馬達結(jié)構(gòu)域形成了拉鏈狀的四個骨架氫鍵而且它們的強度表現(xiàn)出了很大差別。并分析了各個骨架氫鍵的成鍵比例。我們采用顯示水模型,能更好地觀察到氨基酸與水分子之間的相互作用。我們認為這些骨架氫鍵強度差異主要來源于水分子與它們之間的關(guān)系。水分子對氫鍵的攻擊主要依賴它們接觸的環(huán)境。如果水分子能接近骨架氫鍵并對其攻擊,則很可能幫助破壞氫鍵,促進頸鏈從馬達結(jié)構(gòu)域上打開。我們將水分子接近骨架氫鍵的特定路徑稱為水通道,水分子會從水通道進入,接近骨架氫鍵從而直接對其實施攻擊并且弱化這些氫鍵的強...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 蛋白質(zhì)
        1.1.2 細胞骨架
        1.1.3 分子馬達
    1.2 研究方法
    1.3 研究內(nèi)容及意義
第2章 分子動力學模擬方法
    2.1 分子力學
        2.1.1 量子模擬
        2.1.2 經(jīng)典模擬
        2.1.3 多精度模擬方法
        2.1.4 粗�；瘎恿W模擬
    2.2 分子動力學
        2.2.1 能量最小化
        2.2.2 模擬相關(guān)操作和設(shè)置
    2.3 分子力場
        2.3.1 分子力場中的函數(shù)表示形式
        2.3.2 力場參數(shù)的來源
        2.3.3 水模型
    2.4 分子模擬的硬件與軟件
        2.4.1 硬件
        2.4.2 軟件
第3章 驅(qū)動蛋白頸鏈骨架氫鍵強度的水相關(guān)性分析
    3.1 水與蛋白
        3.1.1 自然界中的水
        3.1.2 細胞水環(huán)境
        3.1.3 蛋白質(zhì)之間常見非鍵作用
        3.1.4 蛋白質(zhì)的酶功能—ATP水解
        3.1.5 蛋白質(zhì)與結(jié)合水
    3.2 蛋白質(zhì)骨架氫鍵
    3.3 驅(qū)動蛋白頸鏈的結(jié)構(gòu)與功能
        3.3.1 頸鏈的結(jié)構(gòu)
        3.3.2 頸鏈的功能
    3.4 β10的四條骨架氫鍵HB1,HB2,HB3和HB4
        3.4.1 驅(qū)動蛋白β10與馬達結(jié)構(gòu)域之間的四條骨架氫鍵在頸鏈對接狀態(tài)下顯示出較大的穩(wěn)定性差異
        3.4.2 水對骨架氫鍵的攻擊
        3.4.3 水攻擊使得C-末端骨架氫鍵不穩(wěn)定
        3.4.4 β10N-末端骨架HB的高強度是由于該區(qū)域殘基之間的協(xié)作而產(chǎn)生的,這有效地防止了水的攻擊
    3.5 本章小結(jié)
第4章 β10的力學過程與其骨架氫鍵的關(guān)系
    4.1 驅(qū)動蛋白的化學-力學循環(huán)與頸鏈的力學功能
        4.1.1 驅(qū)動蛋白的化學-力學循環(huán)概述
        4.1.2 頸鏈的力學功能
        4.1.3 β10在驅(qū)動蛋白運動周期中的力學過程
    4.2 β10的對接過程與其骨架氫鍵的強度分布的關(guān)系
        4.2.1 頸鏈對接過程
        4.2.2 具有梯度強度的骨架氫鍵的排布確保了頸鏈的高效對接
    4.3 β10的打開過程與其骨架氫鍵的強度分布的關(guān)系
        4.3.1 β10的打開過程
        4.3.2 β10的打開過程與其骨架氫鍵的強度分布的關(guān)系
        4.3.3 骨架氫鍵的有效強度對分子有高度依賴性
    4.4 本章小結(jié)
第5章 驅(qū)動蛋白力學功能中的不同非鍵作用及其配合關(guān)系
    5.1 驅(qū)動蛋白的力學功能
    5.2 蛋白質(zhì)中的三種主要非鍵作用
        5.2.1 鹽鍵
        5.2.2 疏水相互作用
        5.2.3 氫鍵
    5.3 β10的骨架氫鍵與疏水作用的配合
        5.3.1 受控分子動力學方法(SMD)的優(yōu)勢特征
        5.3.2 頸鏈β10力學特性的SMD與定點突變模擬研究
        5.3.3 模擬實驗方法
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 三個疏水殘基對頸鏈β10部分的力學強度的貢獻為四分之一
        5.4.2 疏水氨基酸側(cè)鏈對頸鏈力學強度的影響機制
    5.5 小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
    6.1 主要內(nèi)容和結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果
致謝



本文編號：3767719