類(lèi)蛋白質(zhì)分子構(gòu)象及其動(dòng)力學(xué)行為的研究.pdf

1、蛋白質(zhì)是生命機(jī)體的基本組成部分,是其組成、相互作用和結(jié)構(gòu)以及動(dòng)力學(xué)特征共同作用的一個(gè)整體。因此研究其組成與結(jié)構(gòu)以及動(dòng)力學(xué)行為是一個(gè)重要的課題。本文主要對(duì)蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象、折疊和拉伸行為、以及動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析和模擬計(jì)算。另外,對(duì)遺傳物質(zhì)DNA分子也進(jìn)行了一些相關(guān)研究。通過(guò)這些研究,有利于進(jìn)一步加深對(duì)生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識(shí)。
　　 在本文第二章中,主要討論了蛋白酶和非蛋白酶的統(tǒng)計(jì)屬性的差異。通過(guò)對(duì)緊密接觸對(duì)的計(jì)算發(fā)現(xiàn)蛋白

2、酶比非蛋白酶更緊密。得到了形成n對(duì)緊密接觸對(duì)的氨基酸殘基的幾率分布P(n)滿(mǎn)足高斯分布。通過(guò)建立改進(jìn)的ODI(OrientaTiO2-Dependent Monomer-Monomer InteracTiO2)類(lèi)蛋白質(zhì)分子模型,運(yùn)用蒙特卡洛方法,研究了類(lèi)蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象。得到＜S2＞～N2vR,指數(shù)vR比SAW的小。通過(guò)形狀因子的計(jì)算說(shuō)明類(lèi)蛋白質(zhì)分子為球形結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)吸附類(lèi)蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象研究,得到了吸附能越強(qiáng),類(lèi)蛋白質(zhì)分子越扁平的結(jié)果

3、。最后采用HP二維格點(diǎn)模型和完全計(jì)算法研究了緊密高分子鏈在拉伸過(guò)程中的構(gòu)象變化情況。同時(shí)還分析了溫度對(duì)于拉伸過(guò)程中緊密高分子構(gòu)象的影響。
　　 第三章中,首先提出一個(gè)新的預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊速率的參數(shù)nOCD。發(fā)現(xiàn)對(duì)于二態(tài)折疊蛋白質(zhì),當(dāng)n=1.2,α=0.6,Inkf,和n-OCD有很好的線(xiàn)性關(guān)系；而對(duì)于三態(tài)折疊蛋白質(zhì),當(dāng)n=2.8,α=1.5,lnkf,和n-OCD有很好的線(xiàn)性關(guān)系。同時(shí)發(fā)現(xiàn)三態(tài)折疊的蛋白質(zhì)比二態(tài)折疊蛋白質(zhì)更緊密。這

4、是從蛋白質(zhì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)研究折疊問(wèn)題。還討論了緊密高分子在拉伸過(guò)程中能量、自由能和外力隨著拉伸比λ的變化。每個(gè)鍵的彈性力f/N隨拉伸比λ的增大而增大,而能量對(duì)彈性力的貢獻(xiàn)fu/N則先增大再減小。
　　 第四章主要研究了類(lèi)蛋白質(zhì)分子的動(dòng)力學(xué)行為。首先運(yùn)用了改進(jìn)ODI模型和蒙特卡洛計(jì)算方法研究了類(lèi)蛋白質(zhì)分子的擴(kuò)散系數(shù),得到標(biāo)度行為D～N-α。在自由空間中,指數(shù)α為4.75,而SAW鏈的指數(shù)為1.02。還研究了吸附在表面的類(lèi)蛋白質(zhì)分子的

5、擴(kuò)散系數(shù)。同時(shí)運(yùn)用PERM(Pruned-Enriched-RosenbluthMethod)算法研究了類(lèi)蛋白質(zhì)分子穿過(guò)有限管道的動(dòng)態(tài)過(guò)程。發(fā)現(xiàn)在整個(gè)穿出管道的過(guò)程中沒(méi)有自由能勢(shì)壘的存在。而發(fā)現(xiàn)了能量勢(shì)壘的存在。而勢(shì)壘高度和峰值則不僅僅取決于類(lèi)蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu),還取決于管道半徑。最后,運(yùn)用了拉伸分子動(dòng)力學(xué)方法研究了多肽鏈從吸附表面被拉起的動(dòng)態(tài)過(guò)程。改變吸附表面,從力-拉伸曲線(xiàn)的峰值中,可以預(yù)測(cè)序列中的氨基酸殘基的排列順序。這項(xiàng)工作為

6、DNA的測(cè)序提供了參考。
　　 最后一章是對(duì)DNA序列進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)研究。首先對(duì)編碼序列和非編碼序列進(jìn)行了比較分析。通過(guò)計(jì)算大小為Sl的嘌呤團(tuán)簇和大小為S2的嘧啶團(tuán)簇組成的團(tuán)簇的大小分布函數(shù)P(S1+S2),發(fā)現(xiàn)其遵從指數(shù)遞減規(guī)律。均方位移偏差滿(mǎn)足F(l)～lH。非編碼序列的H指數(shù)比編碼序列的小。同時(shí)還研究了核苷酸團(tuán)簇的能譜。對(duì)于人類(lèi)21號(hào)和22號(hào)染色體來(lái)說(shuō),發(fā)現(xiàn)P(S1+S2)并沒(méi)有和編碼序列、非編碼序列一樣滿(mǎn)足指數(shù)遞減規(guī)律。核苷