發(fā)布時間：2017-12-14 10:02

  本文關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)主鏈二面角相關(guān)性研究

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【摘要】：隨著晶體X射線衍射和核磁共振(NMR)等技術(shù)的發(fā)展,越來越多的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)得到解析。截止到2017年,蛋白質(zhì)(PDB)數(shù)據(jù)庫中已存有約120000個蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)。但蛋白質(zhì)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)通常不能為我們研究蛋白質(zhì)功能提供足夠的信息。要將蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能聯(lián)系起來就需要我們研究蛋白質(zhì)的運動和結(jié)構(gòu)變化。計算機技術(shù)和分子動力學模擬方法的發(fā)展,為我們探索蛋白質(zhì)分子的微觀運動提供了一條可行途徑。隨著計算機速度的提高,大分子的長時間尺度分子動力學模擬成為可能。但分子動力學模擬依然需要消耗大量的計算資源,對于已經(jīng)解析的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)而言,我們的研究能力是有限的。為了更好的利用已有的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)運動的規(guī)律是必要的,相關(guān)性分析是我們研究這些運動的主要方法。在本文中,我們對20個蛋白質(zhì)的分子動力學模擬軌跡進行了主鏈二面角相關(guān)性分析。(1)蛋白質(zhì)中的遠距離非線性相關(guān):蛋白質(zhì)變構(gòu)效應(yīng)是某種不直接涉及蛋白質(zhì)活性的物質(zhì),結(jié)合于蛋白質(zhì)活性部位以外的其他部位(別構(gòu)部位),引起蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象變化,而導致蛋白質(zhì)活性改變的現(xiàn)象。大多數(shù)的別構(gòu)效應(yīng)是遠距離的。因此了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)性,特別是遠距離相關(guān)性,對于我們理解和操縱蛋白質(zhì)有重要作用。我們分析了10種不同蛋白質(zhì)的分子動力學模擬軌跡,發(fā)現(xiàn)長距離非線性相關(guān)存在于大多數(shù)蛋白質(zhì)中。這種非線性相關(guān)主要存在于無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)中,并且與二面角的構(gòu)象轉(zhuǎn)換有關(guān),這些運動多發(fā)生在較長的時間尺度上。由于這些運動具有長時間尺度和遠距離非線性相關(guān)的特點,使他們成為異構(gòu)效應(yīng)的重要候選,這些運動可以為我們尋找潛在的變構(gòu)調(diào)節(jié)位點提供參考。變構(gòu)位點的識別能幫助我們調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的生物活性更好的了解和控制蛋白質(zhì)功能。(2)蛋白質(zhì)中的局部相關(guān)性分析及分布的擬合:近距離相關(guān)在蛋白質(zhì)中是普遍存在的,蛋白質(zhì)中相鄰的主鏈二面角都具有較強的相關(guān)性。我們利用20種蛋白質(zhì)的分子動力學模擬軌跡對蛋白質(zhì)中近距離主鏈二面角進行相關(guān)性分析。我們發(fā)現(xiàn)近距離相關(guān)主要是線性負相關(guān),并且這種相關(guān)性是由短時間尺度的運動產(chǎn)生的,近距離相關(guān)中也存在少量非線性相關(guān)且多存在于無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)中。我們還對相鄰主鏈二面角2階,3階,4階相關(guān)性的重要性進行了估計,2階相關(guān)性最為重要,3階相關(guān)性和4階相關(guān)性同樣存在。最后我們從模擬軌跡中學習了相鄰主鏈二面角相關(guān)性的特點,并利用這些特點對二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)象分布進行擬合。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q51

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