DNA鏈構(gòu)象對(duì)蛋白質(zhì)搜尋動(dòng)力學(xué)的影響及多價(jià)態(tài)聚合物的超選擇性吸附研究.pdf

1、許多重要的生物過(guò)程依賴(lài)于蛋白質(zhì)分子對(duì)于一段特定的DNA序列的精準(zhǔn)快速識(shí)別。本文通過(guò)理論分析和三維朗之萬(wàn)動(dòng)力學(xué)模擬，對(duì)蛋白質(zhì)在DNA鏈上搜尋目標(biāo)位點(diǎn)的過(guò)程進(jìn)行深入研究。我們驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的結(jié)果，并對(duì)3D/1D協(xié)助擴(kuò)散機(jī)制(facilitated diffusion，F(xiàn)D)的細(xì)節(jié)進(jìn)行了進(jìn)一步的探究，分析不同蛋白質(zhì)與DNA鏈吸引勢(shì)強(qiáng)度和不同鏈構(gòu)象對(duì)于搜尋效率的影響。
　　在一定的鏈構(gòu)象下，隨著吸引勢(shì)ε的增大，總搜尋時(shí)間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)極小值。

2、跳躍次數(shù)njump隨ε增大而減小至穩(wěn)定值，同時(shí)，搜尋時(shí)間從依賴(lài)于3D擴(kuò)散時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾?lài)于1D滑行時(shí)間。根據(jù)理論推導(dǎo)以及模擬結(jié)果分析可以得到，過(guò)多的3D擴(kuò)散時(shí)間或者1D滑行時(shí)間都不利于搜尋效率的提升，過(guò)多的τ1D可能導(dǎo)致重復(fù)搜尋一段序列，過(guò)短的τ1D則使得搜尋不充分。DNA鏈末端距的變化會(huì)影響其構(gòu)象，在高分子鏈處于自由鏈穩(wěn)定狀態(tài)附近時(shí)，可以得到搜尋時(shí)間的極小值。跳躍距離隨末端距大小變化曲線表明，卷曲的高分子鏈更傾向于在蛋白質(zhì)解離后發(fā)生鏈間

3、跳躍，即在離原位點(diǎn)較遠(yuǎn)的位點(diǎn)進(jìn)行再結(jié)合，增大了跳躍距離，從而提高搜尋效率。以上因素可以解釋最優(yōu)構(gòu)象和最小搜尋時(shí)間的出現(xiàn)。
　　多價(jià)態(tài)相互作用，指的是多配體和多受體之間的多價(jià)態(tài)結(jié)合，這種多價(jià)態(tài)相互作用在生物體內(nèi)普遍存在，比如酶的催化、細(xì)胞吸附、病毒或是細(xì)菌與細(xì)胞的結(jié)合、細(xì)胞間的信號(hào)傳遞等生理過(guò)程。相比于單配體和單受體的結(jié)合，多價(jià)態(tài)結(jié)合具有結(jié)合作用力強(qiáng)、結(jié)合速度快等優(yōu)點(diǎn)。雖然多價(jià)態(tài)相互作用的重要性得到廣泛的認(rèn)可，但是其相互作用機(jī)制并不

4、是很明確。
　　我們通過(guò)三維朗之萬(wàn)動(dòng)力學(xué)模擬，研究多價(jià)態(tài)高分子鏈與帶有受體的膜表面的吸附行為。研究結(jié)果表明，多價(jià)態(tài)聚合物的吸附呈現(xiàn)超選擇性，即在一定范圍內(nèi)，隨著吸附表面的受體密度的增加，與吸附表面受體相結(jié)合的多價(jià)態(tài)配體的數(shù)量急劇增長(zhǎng)，呈現(xiàn)非線性狀態(tài)。而且，我們發(fā)現(xiàn)隨著高配體密度φ增大，超選擇性的表征參數(shù)α在較低的受體密度ψ達(dá)到極大值αmax，而多價(jià)態(tài)聚合物表現(xiàn)出超選擇性行為（即α＞1）的范圍有所減小。此外，我們研究了多價(jià)態(tài)聚合物在