导读:本文包含了蛋白质分子动力学论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:动力学,分子,蛋白质,蛋白,激酶,螺旋,磷酸酯。
蛋白质分子动力学论文文献综述
曹茂启,王珏,罗骏,刘德见[1]（2019）在《基于蒙特卡洛分子动力学模拟的算法在天然产物小分子与蛋白质相互作用中的应用》一文中研究指出天然产物小分子与蛋白质相互作用的研究对于天然产物的功能研究有着非常重要的意义。作为一种快速而低成本的手段,基于分子动力学模拟的方法正在受到越来越多的重视,而基于蒙特卡洛分子动力学模拟的算法是其典型的代表。本文详细的阐述了基于蒙特卡洛分子动力学模拟的算法在天然产物小分子与蛋白质相互作用中的应用。(本文来源于《广东化工》期刊2019年20期）
叶毅扬,洪亮[2]（2019）在《基于中子散射、氘化技术和分子模拟探究蛋白质及及其表面水分子的动力学行为（英文）》一文中研究指出生物体内绝大多数的生物功能均由蛋白质这一生命引擎来实现,而这些功能的实现依赖于蛋白质结构在空间和时间上的涨落。因此,探究蛋白质分子内部的动力学及其和蛋白质功能之间的关系是生物物理中的一个核心话题。本文主要综述了我们课题组近年来的一些成果,通过将中子散射、氘化技术以及分子动力学模拟相结合的方法研究蛋白质及其表面水分子的动力学行为。(本文来源于《物理学进展》期刊2019年03期）
牛瑞娟[3]（2019）在《氨基酸突变对四种蛋白质与其配体相互作用影响的分子动力学模拟研究》一文中研究指出蛋白质与生命活动及生理功能密不可分,蛋白质的功能依赖于蛋白质分子的固有结构复杂性,并且部分基于每个蛋白质结合特定配体的能力。在蛋白与配体相互作用过程中,一些氨基酸残基具有至关重要的作用,当这些氨基酸残基发生突变时,会造成蛋白质的物理化学性质、结构与功能等一系列的变化。近年来,利用分子动力学模拟研究蛋白质结构的信息已经成为一个重要的研究热点。本文利用分子对接和分子动力学的方法,深入研究了氨基酸突变对Nudix水解酶MTH1、磷酸酯酶TON_0338、转录因子TEAD4及肿瘤蛋白MDM2与其配体结合的影响,主要结果如下:1.突变Met116Leu及Leu116Met对人源及鼠源Nudix水解酶MTH1与抑制剂TH588作用机制的影响Nudix水解酶MTH1存在于所有种类的有机体内,其主要功能是清除脱氧核苷叁磷酸的氧化物,转化成相应的单磷酸盐。这些核苷酸氧化物如果进入到DNA,会引起基因突变和细胞死亡,从而导致疾病。研究发现,Nudix水解酶MTH1在癌症基因中的表达远远高于正常组织中的表达,对MTH1活性的抑制是阻断癌症发展的有效手段之一。抑制剂TH588对鼠源MTH1的抑制活性只有人源MTH1的二十分之一,序列对比发现人源与鼠源MTH1活性位点的氨基酸完全一致,只有临近结合位点的116号氨基酸不同(人源:甲硫氨酸,鼠源:亮氨酸)。在本项研究中,我们借助分子动力学模拟的手段对鼠源和人源MTH1与抑制剂TH588复合物的进行了详细的研究。模拟结果表明,与人源MTH1的Met116相比,鼠源MTH1的Leu116削弱了TH588周围的疏水和静电相互作用,特别是断裂了与Asn33的氢键作用,由此引起了TH588构象的改变。与人源MTH1活性区域的闭合构象状态不同,鼠源MTH1的活性区域显示打开的构象状态,导致了TH588抑制活性的不同。本项研究阐明了氨基酸突变对MTH1与TH588相互作用机制的影响,揭示了氨基酸Met/Leu116导致TH588对鼠源和人源MTH1不同抑制活性的原因,为设计更有效的抑制剂提供了理论支持。2.双突变Trp58Ala/Trp61Ala对磷酸酯酶TON_0338与底物FMN识别作用的影响卤代烷酸脱卤酶(HAD)超家族是最大的酶家族,可以代谢各种磷酸化底物。磷酸酯酶TON_0338是来源于Thermococcus onnurineus NA1的属于卤代烷酸脱卤酶(HAD)超家族的磷酸单酯酶。通过对TON_0338与N-环己基-2氨基乙磺酸(CHES)的复合物晶体结构的分析推测,氨基酸Trp58、Trp61与配体中的疏水基团形成叁明治结构,是配体识别结合的关键作用,在本项工作中,我们采用分子对接的方法构建了TON_0338与FMN的复合物结构,利用分子动力学的方法研究野生型及突变型的TON_0338与FMN的相互作用。结果表明,疏水氨基酸的非极性相互作用是TON_0338与FMN结合的主要驱动力,位于结合位点的Trp58、Trp61与FMN形成叁明治结构,牢牢的将FMN稳定在结合口袋内。突变后的Ala58与Ala61,削弱了疏水作用,破坏了重要的氢键网络,降低了TON_0338与FMN的结合活性。双突变Trp58Ala/Trp61Ala改变了FMN结合时的TON_0338构象,与野生型显现出不同的结合状态,由此确认了TON_0338结构具有不同的构象状态。3.突变Tyr422Ala对激活因子YAP及TAZ调控转录因子TEAD4转录活性的影响转录因子TEAD是Hippo通路的下游转录因子,在细胞生长过程中起到重要作用。由于TEAD的进化保守性,他们在各种生物过程中都起到非常重要的作用。目前,人们认为TEAD的转录活性是由转录激活因子的存在与否所调控的。YAP(Yes-associated protein)及其类似物TAZ是研究最多的TEAD转录活性的转录激活因子,与TEAD结合后依赖TEAD中的DNA结合功能域,启动下游基因转录,从而促进细胞生长和增殖。研究发现,鼠源TEAD4的氨基酸Tyr422与YAP的氨基酸Ser79及TAZ的氨基酸Ser51形成了一个保守的氢键。对于Tyr422的突变会导致这个保守的氢键断开,甚至废除TEAD4的生物活性。在本项工作中,我们利用分子动力学模拟研究野生型和突变型的鼠源TEAD4与YAP和TAZ的相互作用。结果表明,突变Tyr422Ala对结合作用的影响主要来自于疏水氨基酸的非极性相互作用以及与氢键有关的极性相互作用。突变导致了氢键数量的减少和消失,影响了YAP和TAZ的构象,破坏了TEAD4与YAP和TAZ的相互作用,因此改变了转录因子TEAD4与激活因子YAP和TAZ的有效结合,我们推测由此影响了TEAD4有效的生物活性。4.氨基酸Trp/Tyr22′对多肽抑制剂pDIQ、pMI及pDI抑制肿瘤蛋白MDM2活性的影响肿瘤抑制蛋白p53是通过诱导细胞周期停止、DNA修复、细胞凋亡或衰老调节细胞对DNA损伤和应激刺激反应的转录因子。肿瘤蛋白MDM2是一种具有泛素链接酶活性并以高亲和力与肿瘤抑制蛋白p53结合的蛋白质,通过对MDM2的抑制从而达到再激活p53的方式被认为是有效的癌症治疗方法。在多肽抑制剂pDI与pMI的基础上,设计出了最有效的MDM2抑制剂-氨基酸四突变的pDIQ,他们的主要区别在于Trp22′(pDIQ)与Tyr22′(pMI及pDI)。在本项工作中,通过对MDM2与叁个抑制剂复合物相关动力学性质的分析表明,范德华作用、非极性溶剂作用及熵的贡献在MDM2与抑制剂的结合中起到重要作用。pDIQ的氨基酸Trp22′显示出比pMI及pDI的Tyr22′较强的能量贡献,在与MDM2的结合中具有重要作用。并且MDM2的氨基酸Tyr100的移动性影响抑制剂与MDM2的结合,其构象变化在抑制剂与MDM2结合构象中起到重要作用。利用分子动力学模拟的方法对复合物体系进行突变体与野生型差异的分析,得到各个氨基酸在结合中的贡献,阐释由于结构改变引起的直接或者间接的相互作用的变化,揭示了氨基酸突变对复合物体系相互作用的影响。并通过对引起变化的机理的评估,达到进一步分析突变体结构的目的,为基于结构的药物设计和氨基酸突变引起的疾病等的治疗提供重要的理论支撑及参考信息。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
郭晓娜[4]（2019）在《显式溶剂模型下加速分子动力学对蛋白质折迭的研究》一文中研究指出几乎所有的生命活动都是由蛋白质完成的,而蛋白质只有折迭成天然结构才具有活性。蛋白质折迭错误就会引起一系列疾病,例如帕金森病、阿尔茨海默病、疯牛病和古尔氏病。蛋白质折迭是21世纪生物物理学的重要课题,理解蛋白质折迭路径和折迭机理是非常重要的。分子动力学模拟方法已经有几十年的发展史,被人们广泛的用来研究生物物理,化学,材料等学科。分子动力学模拟方法可以得到随着时间变化的蛋白质或者其它生物大分子的结构。利用分子动力学模拟方法可以对蛋白体系进行原子水平上的研究与定量描述。因此,分子动力学模拟方法已经成为研究蛋白质结构和功能基础的有力工具。然而遍历相空间抽样的效率至今依然是分子动力学模拟方法需要解决的问题之一。近期,J.A.McCammon发展了加速分子动力学的方法。加速分子动力学就是在原有的势能上添加一个新的势能,降低势垒高度,体系陷入局部极小值的概率降低,这样低能量之间的跃迁几率提高,从而遍历取样的效率增加了。显式溶剂中用AMBER14SB力场在室温条件下分别使用加速分子动力学和传统动力学方法对8种蛋白(2I9M,TC5B,1WN8,1V4Z,1HO2,1HLL,2KFE和1YYB)进行折迭研究。我们分别在如下几方面进行了分析和比较:均方根偏差(RMSD)、天然接触、聚类分析、折迭路径、自由能地貌和回旋半径,这些分析证明8个蛋白在加速分子动力学(AMD)模拟中全部成功折迭为相应的天然结构。相比之下,传统的分子动力学(MD)模拟没有发现这些稳定的折迭结构。同时,高温度(350 K,400 K和450 K)对8个体系折迭的影响也被探究。研究发现这些高温下,加速分子动力学模拟依然比普通分子动力学模拟的效率高。在这些温度中,300 K是对于所有蛋白折迭最适宜的温度。为了进一步探究加速分子动力学的高效性,在300 K温度下对8种体系进行两次加速分子动力学模拟。所有的加速分子动力学模拟都折迭为天然结构。我们的结果很清晰明朗的展现了加速分子动力学模拟是一种研究蛋白折迭的高效方法。论文共分为四章。第一章阐述了研究背景。第二章为理论和方法部分,包括分子动力学模拟的基本原理,分子动力学模拟积分算法,分子力场以及加速分子动力学。第叁章主要介绍了研究内容。将第叁章分为四部分:加速分子动力学模拟,分子动力学模拟系统准备,结果和讨论,结论。重点是详细描述第叁部分结果和讨论,包括八部分:均方根偏差(RMSD),天然接触,聚类分析,折迭路径,蛋白质折迭过程,自由能地貌,回旋半径演变,不同高温模拟分析以及多轨迹结果。所有的结果分析能够明确的证明了加速分析动力学相对于普通分子动力学能够更加准确快速的使蛋白从线性结构折迭为天然态或近似天然态结构。第四章为总结与展望,主要是对工作进行了简要的总结并对未来加速分子动力学模拟研究的应用表达了自己的一点看法。我们使用加速分子动力学在显式溶剂模型下对蛋白折迭的研究存在局限性,因为我们考虑到折迭时间问题只是研究了残基数目比较小的蛋白,随着加速分子动力学的发展以及计算机水平的提高,相信未来加速分子动力学可以用来研究更大的蛋白体系,也可以研究β折叠。(本文来源于《山东师范大学》期刊2019-05-20）
李嘉晨[5]（2019）在《力学信号调控的蛋白质功能动力学分子模拟研究》一文中研究指出细胞粘附是重要的细胞分子生物过程,在细菌生长繁殖、多细胞生命体的组织结构维持以及免疫反应等过程中起了关键作用。细胞粘附过程通常由细胞表面的受体蛋白与近邻细胞表面的配体小分子/蛋白质分子或细胞间质的非共价结合来实现。与通常的物理化学粘附不同,细胞粘附需要满足更为复杂的生物学要求,并受到多种因素的动态调控。特别是细胞粘附过程普遍依赖于拉力导致的粘附结合增强现象,即所谓的逆锁键(catch-bond)效应。这种力学信号调控下细胞粘附的重要生物学与医学意义促使人们开始思考细胞粘附过程对力学信号响应的物理基础以及逆锁键效应产生的微观分子机制,吸引了来自物理学、化学、以及生物学领域研究人员的广泛兴趣。目前,关于力学信号调控细胞粘附的研究主要采用实验手段,而相关的计算机模拟研究仍非常有限。本论文采用粗粒化分子模拟的方法研究力学信号调控下,白细胞表面受体蛋白CD44与配体分子结合微观物理机制。另外,单链DNA在相应结合蛋白上的折迭组装对转录、复制以及DNA修复至关重要,但相关分子机制仍不清楚。本论文也将探讨单链DNA在结合蛋白上的折迭组装过程,及其受机械外力的调控。具体内容如下:一、力信号调控的细胞粘附蛋白CD44逆锁键效应产生机制研究。免疫反应要求白细胞在感染位置富集。而白细胞在血管内壁的滚动是实现由血液向感染位置富集的关键步骤,并依赖于CD44介导的细胞粘附。人们发现,这种白细胞的滚动运动依赖于(血流等)流体环境下产生的拉力。在静态环境下,白细胞主要以自由运动为主,限制了其与血管壁的滚动粘附。而在一定的流速下,白细胞倾向于与血管壁粘附并发生滚动运动。人们猜测这种流体拉力导致的滚动运动可能与CD44介导的逆锁键效应有关,但相关的微观物理机制尚不清楚。本论文基于蛋白质能量面理论和多势阱模型,建立了一个描述机械力调控下蛋白质分子别构运动以及配体结合的粗粒化模型,并使用分子动力学模拟的方法研究了机械力作用下CD44的构象运动及其与配体分子的结合和解离过程。模拟结果发现,随着机械外力的增加,CD44的C端螺旋发生解折迭,并与CD44的核心结构域分离,进而导致CD44核心结构域的构象变化和配体分子亲核性的增强,表现出逆锁键效应。当机械外力继续增加时,配体分子亲和性降低。因此,本论文的分子模拟结果支持CD44受体蛋白逆锁键产生的别构机制,从而能够解释实验观测到的白细胞在流体环境下倾向于在血管内壁滚动的现象。相关结果对理解细胞免疫反应机制具有重要的参考意义。二、单链DNA在结合蛋白的折迭组装动力学及其力学调控研究。在转录、复制以及DNA修复过程产生的单链DNA(ssDNA)需要与其他蛋白(结合蛋白)结合才能维持稳定性,避免被水解破坏。人们发现,ssDNA与结合蛋白存在多种结合模型,并受到机械拉力、盐浓度等外部因素的调控,但相关的分子机制仍不清楚。本论文尝试建立了一个描述ssDNA与结合蛋白相互作用的粗粒化模型,并基于分子动力学模拟的方法研究了ssDNA在大肠杆菌单链DNA结合蛋白(SSB)以及复制蛋白A(PRA)上的折迭组装及其力学调控。分子模拟能够成功实现ssDNA的折迭组装,模拟所得到的复合体结构能够与实验结果很好的符合。另外,通过对自由能面的刻画,发现随着拉力的增加,ssDNA-SSB复合体在多种结合模式之间发生转变,在一定程度上解释了已有实验数据。本论文内容安排如下:第一章对力学信号调控的细胞粘附现象、ssDNA的结合组装动力学、分子模拟方法等作了综述;第二章给出了CD44与配体相互作用的粗粒化模型以及逆锁键效应产生机制的分子模拟结果;第叁章给出了ssDNA与结合蛋白的相互作用粗粒化模型并讨论了ssDNA折迭与组装过程及其力学调控;第四章是论文总结和对相关研究的展望。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-08）
刘野[6]（2019）在《基于分子动力学模拟研究蛋白质二级结构变化对其活性的影响》一文中研究指出蛋白质作为生命体的基础物质,参与到生命活动的各个环节。由多个二级结构组成的蛋白质叁级结构决定蛋白质的结构与功能,蛋白质二级结构的改变往往会影响蛋白质的活性。传统的分子生物学实验技术无法从微观上检测二级结构的变化,也无法分析二级结构变化调控蛋白质活性的分子机理。分子动力学模拟是随着生物科学技术与计算机科学技术的发展,应运而生的一种新兴交叉的生物学手段,被应用于生物大分子催化机制、蛋白构象改变、酶与配体相互作用机制的研究中,发挥了其独特的优势,在很多方面成为实验难以替代的方法。本论文以人MEK1、玉米赤烯酮降解酶、嗜热菌Argonaute和环状芽孢杆菌的转氨酶为蛋白质分子模型,采用多种计算生物学的方法(分子动力学模拟、蛋白质网络分析、结合自由能计算、分子对接),针对几种重要蛋白进行深入的研究,对蛋白质二级结构调控蛋白质活性的分子机理进行了深入的讨论。论文的具体研究内容如下:1.MEK1二级结构变化影响其催化活性的分子机制大约30%的癌症发生与MAPK信号转导通路的激活有关,丝裂原活化蛋白激酶激酶(MEK1)是该条信号通路的关键组成部分。据报道,在很多类型的癌症中,MEK1分子氨基酸的突变能够增强其活性,从而导致癌细胞的增殖和分化。但是突变引起蛋白构象变化以及调控其活性的分子机制并不清楚。本研究对野生型MEK1(无活性)、一种无活性突变(A52V)、五种有活性突变(K57N、P124S、E203K、I103和E102_I103缺失突变)以及磷酸化的MEK1(有活性)进行了分子动力学模拟,和蛋白质网络以及MM-PBSA的分析。蛋白质结构网络和氢键分析表明,位于C Helix(Residue 105-121)附近的残基发生突变,降低了C Helix的稳定性,进而破坏了MEK1中Activation segment(Residue 216-222)和C Helix之间的相互作用,并伴随着Activation segment的二级结构由Helix变成Coil,最终导致Activation segment远离MEK1蛋白的主体,在蛋白表面形成一个开放的缺口,即蛋白由Close状态转变成Open状态。氢键分析和MM-PBSA计算结果说明有活性突变能够通过降低MEK1和抑制剂ANP之间的结合亲和力以抵消抑制剂的抑制作用。这些理论计算的结果都能充分地阐释有活性突变增强MEK1活性的分子机制,为二级结构变化影响蛋白活性分子机制的研究提供了理论依据。2.玉米赤烯酮降解酶二级结构变化影响其对α-ZOL降解效率的分子机制玉米赤烯酮(ZEN)及其衍生物是从发霉谷类中提取出的污染物,因其污染程度大、难降解的性质,给农业和工业经济带来很大的损失。国内外学者一直致力于寻找高效的降解该污染物的方法。玉米赤烯酮降解酶(ZHD)是一种典型的α/β水解酶,也是唯一能够降解玉米赤烯酮的酶,但是野生型ZHD对于玉米赤烯酮衍生物的降解效率很低。最近的研究表明,V153H突变能特异性的增强ZHD对α-ZOL的降解效率。为了分析V153H突变提高ZHD对α-ZOL的催化效率的原因,采用Gromacs软件对野生型/α-ZOL、野生型/β-ZOL、V153H/α-ZOL和V153H/β-ZOL四个复合体进行了分子动力学模拟以及蛋白质网络分析。理论计算结果显示,V153H突变导致了位于ZHD中Cap domain(Residue Gly161-Thr190)的Helix消失,从而增强了Cap domain和Residue Met241-Tyr245之间的联系和氢键相互作用,影响了催化残基His242的相对位置。α-ZOL和ZHD的结合促使α-ZOL中的OAE原子与His242的NE2原子的距离增大,为His242侧链进入催化活性部位提供了足够的空间,从而提高了ZHD对α-ZOL的催化活性。此外,α-ZOL更容易和V153H突变体形成合适的催化进攻角度和距离,以保证催化反应的进行。丙氨酸扫描结果表明,位于Cap domain区域残基的突变能够明显改变ZHD与α-ZOL和β-ZOL之间的亲和力。我们的模拟结果为ZHD催化特异性机理的研究提供了有用的理论依据。3.嗜热菌Argonaute蛋白二级结构变化影响其催化活性的分子机制来自于嗜热菌Thermus thermophiles的Argonaute(Tt Ago)蛋白因其能特异性切割外源核酸的能力,成为国内外学者研究的焦点。但因为Argonaute蛋白需要在高温条件下才具有活性的特点,很大程度上限制了它在生物学领域中的应用。因此,我们在310、324和338K条件下对Tt Ago/DNA复合物进行分子动力学模拟和结合自由能的计算,探索高温维持Tt Ago活性的分子机制,为改造出低温的Argonaute酶提供理论支持。模拟结果表明,在低温条件下,位于Residue Glu507-Arg513处的β-折迭消失,导致残基Glu512远离催化残基Asp546和Asp478,从而导致催化活性的下降,在高温条件的模拟中未观察到这种现象。对蛋白通道的分析结果显示,高温可使Tt Ago蛋白的核酸结合通道变宽,有利于Guide DNA序列和Target DNA序列的进入和离去。除此之外,Tt Ago和DNA的相互作用在324和338K的条件下更加稳定。高温还能在很大程度上降低与DNA结合表面的溶剂可及性表面积,从而影响与DNA的亲水性相互作用。我们的模拟研究揭示了温度通过调控嗜热菌Tt Ago二级结构从而调控其活性的分子机制,为其在基因编辑领域中的应用提供了一定程度的理论支持。4.基于多重分子动力学模拟研究转氨酶Btr R的催化选择特异性井冈霉烯胺(valienamine)是一种带有侧链的不饱和环醇假氨基糖类物质,根据手性碳原子的特异性,存在valienamine和β-valienamine两种同分异构体。因为β-valienamine的衍生物是治疗溶酶体贮存性疾病有效的化学伴侣,其合成路线愈来愈受到人们的关注。有报道称来自于环状芽孢杆菌的转氨酶Btr R在辅酶PLP的帮助下,可以将valienone特异性催化成β-valienamine,且纯度在99%以上。为了研究来自于环状芽孢杆菌的转氨酶Btr R对产物井冈霉烯胺(valienamine)的立体选择性机理,分别对valienamine/PLP/Btr R和β-valienamine/PLP/Btr R两个复合体进行了常规分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟。理论计算结果显示,当β-valienamine存在时,会通过调节Btr R的二级结构使得辅酶PLP和Btr R之间氢键几率增加以及结合自由能的升高,有助于催化反应的发生。β-valienamine能够维持Btr R分子内碱性氨基酸和芳香族氨基酸之间形成阳离子共轭,从而增强Btr R的稳定性及催化活性。拉伸分子动力学模拟结果显示,valienamine在解离过程中能和通道上很多的氨基酸形成相互作用,导致其需要更大的外力才能从Btr R蛋白中解离,这说明β-valienamine更容易从转氨酶Btr R的通道中解离出来,从而为下一轮底物的结合提供空间。所有计算结果表明无论是从催化反应发生的角度,还是从产物离去的角度,Btr R都更倾向于催化底物生成β-valienamine,即对β-valienamine具有极高的选择特异性。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-05-01）
王冰[7]（2019）在《基于机器学习算法分析BamA蛋白质分子动力学模拟轨迹》一文中研究指出β-桶状膜蛋白是一种跨膜蛋白,常被称为β-桶状外膜蛋白(β-barrel Outer Membrane Proteins,OMPs),主要在真核生物的叶绿体与线粒体以及革兰氏阴性菌外膜上存在。它参与了许多生物进程,包括物质的跨膜运输、信号传导、运动等。值得注意的是,它与革兰氏阴性菌的致病毒素——内毒素的释放有关。所以研究β-桶状外膜蛋白的生物发生有可能对内毒素引发的疾病起预防或治疗作用。β-桶状外膜蛋白的装配与插膜过程是由β-Barrel Assembly Machinery(Bam)复合体介导的,而本文的研究对象BamA蛋白质是Bam复合体的核心蛋白,因此研究BamA蛋白质可能对寻找新的治疗靶标有帮助。BamA蛋白质主要由β-桶结构与5个POTRA(Polypeptide Transport-Associated)结构域组成。随着越来越多蛋白质的晶体结构被解析以及计算机的飞速发展,分子动力学模拟被广泛地应用到各类学科的研究中。由于它可以动态观察蛋白质的运动状态,因此可以弥补实验的不足,为问题的研究提供新视角。该方法主要原理是通过求解牛顿第二定律中的运动方程来获取下一步的运动坐标,本质上是一个采样的过程。本文所用的BamA蛋白质轨迹数据的时间尺度约为12.5微秒。目前大多数关于BamA蛋白质的研究都基于β-桶结构作用机制与5个POTRA结构域的运动机制,即以相对较大的层面进行研究。而本文从更细节的层面,通过残基构象变化、平移旋转、整体运动以及蛋白质构象变化几个方面对BamA蛋白质的运动进行研究,找出与BamA蛋白质结构转变相关的残基位点,从而为BamA的工作机制提供参考。由于轨迹数据高维的特点且分布未知,因此本文利用了机器学习相关算法(降维和聚类)对数据进行处理。降维提取了数据的主要特征并且将数据可视化,聚类算法可以估计出数据的具体分布,为接下来的研究提供思路。本文所选用的降维算法为主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),聚类算法为MeanShift算法和高斯混合模型(GMM)算法。本文根据不同方面的聚类结果分别计算了不同残基间的互信息,通过查找分析残基间的远程相关性,并与相关研究进行对照后,找出了A318、T724、W718以及A755这几个位点,猜测它们为BamA蛋白质潜在的结合位点或别构位点,这些位点可能在BamA蛋白质的结构转换中起重要作用。同时根据对残基构象变化、平移旋转与残基整体运动的分析得出当平移旋转与构象变化同时存在时,平移旋转更加明显。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-05-01）
孙素娟[8]（2019）在《蛋白质转运过程中易位子通道结构变化的分子动力学模拟研究》一文中研究指出蛋白质的转运必须要借助一个引导通道来完成,该引导通道称为易位子(Sec)。Sec辅助新生肽插入到膜中或分泌到膜外的过程,是所有生物细胞中普遍存在且必不可少的。真核细胞中的易位子是Sec61,该分子是一个由α,β和γ三个亚基组成的三聚体,Sec61α亚基是由10个跨膜(transmembrane,TM)螺旋构成的一个通道结构,其中TM2和TM7螺旋构成了一个侧门。在Sec61α通道中,如果新生肽是整合膜蛋白,则侧门打开,允许其通过侧门插入到膜中,否则侧门不打开,新生肽被分泌到膜外。在插入过程中,Sec61α通道结构的变化对新生肽的膜插入和维持膜的渗透性屏障至关重要。近些年来,虽然对Sec61α通道结构的研究已取得一些进展,但对Sec61α通道构象转变过程中,结构恢复能力,侧门、孔环、栓塞间的联动机制仍不清楚。阐明Sec61α通道辅助蛋白质插入膜过程的分子机制一直是生物化学领域的研究热点。由于实验手段所限,计算机模拟成为该领域研究的有力工具。此外,Sec61α辅助蛋白质进行膜插入过程需要很多相关分子共同完成,膜插入过程极其复杂,其时空尺度跨度很大,传统的全原子模拟不能达到此过程所需的时空尺度。因此,本文构建了Sec61α/膜/水的MARTINI粗粒模型,并对Sec61α通道结构变化进行了微秒级的分子动力学模拟,研究了Sec61α通道结构的恢复能力,以及侧门、孔环、栓塞的联动机制。结果表明,新生肽从侧门进入磷脂双层膜后,侧门能够迅速恢复到半关闭状态(此时,孔径约为7(?)),触发了孔环残基相应的位置变化,形成一个完美的环状结构,同时栓塞保持通道堵塞状态。该系列位置变化揭示了Sec61α通道具有很强的结构恢复能力,验证了实验结果的预测。侧门半关闭状态时,Sec61α通道结构在膜外侧形成了一个比在细胞质一侧更宽敞的通道口,理论上,这样的结构更有利于水分子渗透,但在模拟中未观察到水分子通过通道发生渗透现象。在2μs的粗粒模拟中,Sec61α通道侧门半关闭状态保持稳定,TM2和TM7螺旋间的角度变化与侧门的开放程度无关。对TM2和TM7螺旋施加弹性约束使侧门始终保持打开状态后,孔环结构不能恢复成完美的环状,但孔环残基I292仍处在通道中心,残基L449的位置向上移动约5(?),与残基I183和I292处在同一平面上,同时栓塞向孔环方向移动约2(?)。栓塞位置的变化,弥补了孔环结构不能成环的缺点,维持了在侧门打开时Sec61α通道的渗透性屏障作用。模拟还观察到了水分子渗透现象的发生。由于栓塞向孔环方向移动,与孔环共同堵塞了通道,水分子是通过打开的侧门沿着TM2螺旋渗透到膜的另一侧的。本模拟研究提出的水分子渗透过程的分子机制,填补了实验研究的空白。(本文来源于《广西民族大学》期刊2019-05-01）
李丽,刘夫锋[9]（2019）在《淀粉样β蛋白质构象转换及其抑制的分子动力学模拟》一文中研究指出阿尔茨海默病(AD)是多发于老年人的神经退行性疾病。淀粉样β蛋白质(Aβ)的错误折迭和聚集与AD的发生与发展密切相关。以Aβ的错误折叠和聚集为靶标进行AD防治药物研究已成为近年来AD研究领域的热点之一。从初始的α-螺旋结构或无规卷曲构象转换形成富含β-折迭结构是Aβ聚集的关键步骤。本文中,笔者综述利用分子动力学(MD)模拟研究Aβ构象转换的分子机制,介绍MD模拟在小分子和多肽抑制剂抑制Aβ构象转换中的应用。(本文来源于《生物加工过程》期刊2019年01期）
陶峰[10]（2018）在《分子动力学模拟研究蛋白质序列—功能关系》一文中研究指出蛋白质是生物体内主要的功能执行者,几乎参与所有的生命活动。虽然DNA-mRNA-蛋白质的信息传递方向早已为大家所知,但是还有很多细节都不清楚。尤其是少数残基的差异对蛋白质在溶液中稳定性的影响,对构象自由能的影响,对寡聚状态的影响,对底物-蛋白和蛋白-蛋白相互作用的影响,以及最终到底会对蛋白质的功能造成多大的影响,目前还没有一个通用的解决办法,而只能通过生化实验或模拟计算的手段一个个案例具体地进行。这些对具体案例的分析,不仅有利于更加具体地了解特定的蛋白质的结构和生物功能,而且可以为理解蛋白质序列-结构-功能之间更加细微精确的对应关系提供参考,因而也可以为进一步提高蛋白质设计的成功率提供帮助。分子动力学模拟是研究蛋白质序列-结构-功能关系非常重要的方法之一。在本文中,我利用分子动力学模拟技术具体探讨了细胞脱落酸受体家族的不同亚家族之间序列差异与其结构和功能差异的关系(第二章)。通过对比分析,我证实了不同细胞脱落酸受体亚家族的单体,同二聚体和受体-磷酸酶异二聚体的稳定性对细胞脱落酸具有不同程度的依赖性。这两个亚家族之间的某些序列上的差异可能是造成上述结构稳定性差异的原因,并进一步造成了功能上的差异。自由能计算(第叁章)的结果同样支持两个细胞脱落酸受体亚家族具有不同的组成型抑制下游磷酸酶的活性。蛋白质设计一方面可以检测我们对蛋白质序列-结构的理解,另一方面设计具有特定结构和功能的蛋白具有极高的潜在应用价值。分子模拟技术可以应用于蛋白质设计的优化,筛选和检测反馈。在第四章中,我们利用分子动力学模拟探讨了设计蛋白经过定向进化得到改良的可能的分子机制,讨论了定向进化得到的突变体中各突变位点参与的氢键的变化对设计蛋白稳定性的影响。在第五章中,我们探讨了如何以分子动力学模拟为辅助提高设计蛋白的抗聚沉性能。利用分子动力学模拟技术结合蛋白质空间聚沉性能打分函数,我们判断出影响目的蛋白溶解性的可能的位点,并进行了相应的突变。改进后的蛋白的溶解性获得了一定程度的提高。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-10-01）
蛋白质分子动力学论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
生物体内绝大多数的生物功能均由蛋白质这一生命引擎来实现,而这些功能的实现依赖于蛋白质结构在空间和时间上的涨落。因此,探究蛋白质分子内部的动力学及其和蛋白质功能之间的关系是生物物理中的一个核心话题。本文主要综述了我们课题组近年来的一些成果,通过将中子散射、氘化技术以及分子动力学模拟相结合的方法研究蛋白质及其表面水分子的动力学行为。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
蛋白质分子动力学论文参考文献
[1].曹茂启,王珏,罗骏,刘德见.基于蒙特卡洛分子动力学模拟的算法在天然产物小分子与蛋白质相互作用中的应用[J].广东化工.2019
[2].叶毅扬,洪亮.基于中子散射、氘化技术和分子模拟探究蛋白质及及其表面水分子的动力学行为（英文）[J].物理学进展.2019
[3].牛瑞娟.氨基酸突变对四种蛋白质与其配体相互作用影响的分子动力学模拟研究[D].吉林大学.2019
[4].郭晓娜.显式溶剂模型下加速分子动力学对蛋白质折迭的研究[D].山东师范大学.2019
[5].李嘉晨.力学信号调控的蛋白质功能动力学分子模拟研究[D].南京大学.2019
[6].刘野.基于分子动力学模拟研究蛋白质二级结构变化对其活性的影响[D].吉林大学.2019
[7].王冰.基于机器学习算法分析BamA蛋白质分子动力学模拟轨迹[D].吉林大学.2019
[8].孙素娟.蛋白质转运过程中易位子通道结构变化的分子动力学模拟研究[D].广西民族大学.2019
[9].李丽,刘夫锋.淀粉样β蛋白质构象转换及其抑制的分子动力学模拟[J].生物加工过程.2019
[10].陶峰.分子动力学模拟研究蛋白质序列—功能关系[D].中国科学技术大学.2018
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