基于分子動力學模擬的兩種重要蛋白結構與功能研究.pdf

1、分子動力學模擬是一種能夠揭示生物大分子結構與功能物質基礎的重要方法。運用分子動力學模擬的方法，我們可以提供以時間為順序單個粒子運動的最終細節(jié)。因此，利用此種方法構建模型來研究某個體系的具體性能問題，往往比實際實驗來的容易。
　　 本論文分別通過兩個實例來展示分子動力學模擬應用于生物大分子研究中的直觀優(yōu)勢。首先是對耐熱脂肪酶T1在不同溫度條件下的模擬。T1脂肪酶是來源于Geobacillus zalihae T1菌株的恒溫嗜堿酶，

2、具有很好的穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性是集約型可持續(xù)化工業(yè)運行的重要標準。因此我們通過分子動力學模擬揭示了為什么T1脂肪酶在高溫條件下具有如此好的穩(wěn)定性和活性，實驗結果表明，T1脂肪酶在60℃和70℃下的蛋白結構相比30℃時更加穩(wěn)定，尤其是構成活性口袋的兩個α螺旋之間的距離可以穩(wěn)定在一定的范圍內，使水分子能夠長時間停留在活性中心附近，為水解反應提供必須的水。通過分析我們還得到，疏水作用是導致T1脂肪酶在不同溫度下有不同結構變化的主要作用力。最后，我

3、們對另一種耐熱脂肪酶L1進行了模擬，得到了與T1脂肪酶相似的結論，由此推測相同的催化機理可能存在于多種耐熱脂肪酶中。
　　 另一則實例是關于成纖維細胞生長因子9的模擬。成纖維細胞生長因子9（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF9）是成纖維細胞生長因子家族的成員之一。在骨骼發(fā)育早期，F(xiàn)GF9的作用是促進軟骨細胞肥大;在骨骼發(fā)育后期，其主要作用是調節(jié)生長板的血管化和成骨過程。生化研究發(fā)現(xiàn)FGF9的99位的絲氨酸突

4、變?yōu)樘於０肥嵌喟l(fā)性骨性連接綜合征(Multiple synostoses syndrome，SYNS)的發(fā)病原因，因此我們利用分子模擬的方法分別研究FGF9的野生型與突變型的模擬結果，比對FGF9的野生型和突變型的3D結構，發(fā)現(xiàn)FGF9碳端具有一個秩序井然的結構，這個結構在成纖維細胞生長因子的信號傳遞過程中誘導其形成同源二聚體，從而打破單體與二聚體的動態(tài)平衡。這一平衡被認為是成纖維細胞生長因子信號傳遞過程中，調節(jié)胞外基質親和與組織擴散