蛋白质热稳定性的计算机模拟.pdf

复旦大学
硕士学位论文
蛋白质热稳定性的计算机模拟
姓名:张建华
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:叶令;周林祥
20040510
摘要我们采用并行计算的分子动力学研究了蛋白质的热稳定性,利用蛋白质敲除的技术研究了局部的结构对蛋白质整体结构的热稳定性的影响,另外还通过全电子结构计算来研究蛋白质分子的前线轨道和蛋白质活性和热稳定性的联系。我们貌⑿屑扑惴肿佣ρD饽腿刃粤诒蕉铀ḿ友趺的热稳定性。蛋白质的动力学转变温度的差异,说明了胪吹鞍啾扔和亩ρ啾湮露确直鸾档土婧妫闹纸鹗衾胱拥奶们贸鞍字史肿拥牟糠制侠囱芯肯嘤ν槐涮宓娜任榷ㄐ浴N颐茄≡竦那卷曲上切除了霾谢槐涮錷卜的包含有部分猦的片段上切除霾谢Q芯拷峁⑾衷谑椅禄蛘叩陀谑椅碌那榭鱿拢厦婕缸槠段的敲除并不能显著地影响蛋白质的热稳定性,当温度升高时,荒┒说那除并未如预料般的严重影响蛋白质的热稳定性,无规则卷曲片段的敲除则严重了蛋白质的热稳定性,而猦片段只能在影响蛋白质的热稳定性,当温度过高,蛋白质的高级结构多数降解时,就很难再进一步影响蛋玫鞍字实娜ǖ缱咏峁辜扑阊芯苛饲跋吖斓烙氲鞍字蔜和突变体白质的活性中心位点,尽管二者有差距,但能级差距很小。也可能正因为如的研究工作主要包括三个方面的内容:较高的热稳定性。通过分析与中子散射谱相关的指数投ㄑ谷热萘緾.,揭示了蛋白质中的坏母彼岵谢⒀吻臠.⒔鹗衾胱和水溶剂对蛋白质热稳定性的影响存在一定的差异,其中突变体换后发现没有显著地影响蛋白质的热稳定性,而水溶剂通过在一定程度上影响蛋白质可能构象的改变过程来改变蛋白质的热稳定性。而所有的结果和已知实验得到的结果有很好的吻合。除主要有尾部的敲除、无规则卷曲的敲除和猦的去除,其中的突变体在尾部切除了从的霾谢槐涮錷的无规则白质的对热的耐受性。计算结果也进一步说明了蛋白质的复杂性。的生物活性以及稳定性的联系。分析前线轨道发现,在野生型突变体中出现的活性位点中心的残基及其能级为而突变体蠺一和.?梢钥闯鲈诘此,二者在常温下并没有特别明显的酶催化活性的差别。另外在前线轨道里面出现了大量的参与维持蛋白质稳定的盐桥的氨基酸残基,在野生型和突变和一,中文摘要
体的前线轨道中出现比例为,说明前线轨道的成分,除了酶活性中心位点的一些残基以外,还有大量的形成盐桥的残基。关键词:并行计算分子动力学,蛋白质敲除,酶活性中心,盐桥,定压热容量,动力学相变温度,全电子结构计算,前线轨道中文摘要
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第一章引言等情况下,哪一种基因转录成坏鞍字实母卟龅乇泶锊⑻岽浚坏鞍字室蛋白质是生物机体的多数功能的执行者,因此越来越多地科学家和研究工作者把精力投入到蛋白质的研究上来。除了生物实验上常用的手段外,随着计算机白质的全电子的结构计算,在研究蛋白质的结构和功能中被广泛地采用,丽蛋白体完成的具有划时代意义的激动人心的历史事件。蛋白质学是研的复杂功能,使人们能更深入地理解他们自身存在的意义与价值。人类基因计划的完成,使人们有可能编码千百万蛋白质的基因路径图。现在人们对基因或它们有用的信息。由此人们可以在最基本的水平上了解蛋白质。从而出现了后基因时度是惊人的。这一领域包括转录存档以确定在特定细胞内、不同发展阶段或病态蛋白质相互作用;大规模的蛋白质折叠及结构研究;蛋白质学数据的生物信息分析等。随着基因计划的完成,研究者应不失时机将完成的蛄转化为对人类医学与健康大有潜力直至革命性意义的信息的运用。转录直接编码蛋白质的基因组男畔⒑塑账赡苡泻芏嗖煌淖楹戏绞剑且可经许多途径:如磷酰化疤沁盎等。。资源的快速扩充,计算机模拟也成了不可缺少的手段。其中分子动力学模拟和蛋质层次的敲除改造工程也必然成为蛋白质组学的一个重要的部分。人类基因破译的完成是年最引人入胜的壮举。我国也于同年峦瓿所承担的光荣任务⑽闹泄毡月眨。这是全世界科学家集究细胞内普遍存在的蛋白质及它们如何协同运作以实现生理、心理、行动、思维编码的蛋白质仍然了解得很少。摆在目前的挑战是将已完成的蛄凶;怀代的科学,即蛋白质学。蛋白质学的研究目的蛋白质学意图将大量蛋白质编目并鉴定,比较它们在不同条件下缭诮】涤氩√表达的水平,研究它们的相互作用并验证它们担当的功能。按资深学者报道:蛋白质学的繁复程此机体内蛋白质的数量比之相应的基因组将呈数量级的增加。科学家深信:分离的蛋白质的分子功能及在复杂的细胞环境中的蛋白质功能会有巨大的差别随着人类基因组计划的实施和推进,生命科学研究已进入了后基因组时代。在这个时代,生命科学的主要研究对象是功能基因组学,包括结构基因组研究和第‘章貉
也成立了类似的蛋白质组蛋白质组