驱动蛋白颈链骨架氢键强度的水相关性研究
发布时间：2023-03-22 22:34
驱动蛋白作为最小的分子马达在细胞输运及细胞有丝分裂等过程中起到了极其重要的作用。驱动蛋白可以将ATP水解的化学能转换为可以直接应用的机械能,并运用其沿着微管携带货物进行上百步单向运动。行走时两个马达结构域交替前进。行进过程中驱动蛋白处于不同的核苷酸循环态且两个马达结构域同时处于不同步状态,此时的马达结构域会发生相应的轻微构象变化,驱动蛋白的颈链对接到马达结构域过程是驱动蛋白力产生过程,颈链是力产生元件。(1)我们采用分子动力学模拟方法对驱动蛋白的颈链与马达结构域之间骨架氢键及其它相互作用进行研究,发现颈链的β 10部分与马达结构域形成了拉链状的四个骨架氢键而且它们的强度表现出了很大差别。并分析了各个骨架氢键的成键比例。我们采用显示水模型,能更好地观察到氨基酸与水分子之间的相互作用。我们认为这些骨架氢键强度差异主要来源于水分子与它们之间的关系。水分子对氢键的攻击主要依赖它们接触的环境。如果水分子能接近骨架氢键并对其攻击,则很可能帮助破坏氢键,促进颈链从马达结构域上打开。我们将水分子接近骨架氢键的特定路径称为水通道,水分子会从水通道进入,接近骨架氢键从而直接对其实施攻击并且弱化这些氢键的强...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 蛋白质
1.1.2 细胞骨架
1.1.3 分子马达
1.2 研究方法
1.3 研究内容及意义
第2章 分子动力学模拟方法
2.1 分子力学
2.1.1 量子模拟
2.1.2 经典模拟
2.1.3 多精度模拟方法
2.1.4 粗粒化动力学模拟
2.2 分子动力学
2.2.1 能量最小化
2.2.2 模拟相关操作和设置
2.3 分子力场
2.3.1 分子力场中的函数表示形式
2.3.2 力场参数的来源
2.3.3 水模型
2.4 分子模拟的硬件与软件
2.4.1 硬件
2.4.2 软件
第3章 驱动蛋白颈链骨架氢键强度的水相关性分析
3.1 水与蛋白
3.1.1 自然界中的水
3.1.2 细胞水环境
3.1.3 蛋白质之间常见非键作用
3.1.4 蛋白质的酶功能—ATP水解
3.1.5 蛋白质与结合水
3.2 蛋白质骨架氢键
3.3 驱动蛋白颈链的结构与功能
3.3.1 颈链的结构
3.3.2 颈链的功能
3.4 β10的四条骨架氢键HB1,HB2,HB3和HB4
3.4.1 驱动蛋白β10与马达结构域之间的四条骨架氢键在颈链对接状态下显示出较大的稳定性差异
3.4.2 水对骨架氢键的攻击
3.4.3 水攻击使得C-末端骨架氢键不稳定
3.4.4 β10N-末端骨架HB的高强度是由于该区域残基之间的协作而产生的,这有效地防止了水的攻击
3.5 本章小结
第4章 β10的力学过程与其骨架氢键的关系
4.1 驱动蛋白的化学-力学循环与颈链的力学功能
4.1.1 驱动蛋白的化学-力学循环概述
4.1.2 颈链的力学功能
4.1.3 β10在驱动蛋白运动周期中的力学过程
4.2 β10的对接过程与其骨架氢键的强度分布的关系
4.2.1 颈链对接过程
4.2.2 具有梯度强度的骨架氢键的排布确保了颈链的高效对接
4.3 β10的打开过程与其骨架氢键的强度分布的关系
4.3.1 β10的打开过程
4.3.2 β10的打开过程与其骨架氢键的强度分布的关系
4.3.3 骨架氢键的有效强度对分子有高度依赖性
4.4 本章小结
第5章 驱动蛋白力学功能中的不同非键作用及其配合关系
5.1 驱动蛋白的力学功能
5.2 蛋白质中的三种主要非键作用
5.2.1 盐键
5.2.2 疏水相互作用
5.2.3 氢键
5.3 β10的骨架氢键与疏水作用的配合
5.3.1 受控分子动力学方法(SMD)的优势特征
5.3.2 颈链β10力学特性的SMD与定点突变模拟研究
5.3.3 模拟实验方法
5.4 结果与讨论
5.4.1 三个疏水残基对颈链β10部分的力学强度的贡献为四分之一
5.4.2 疏水氨基酸侧链对颈链力学强度的影响机制
5.5 小结
第6章 总结和展望
6.1 主要内容和结论
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3767719
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 蛋白质
1.1.2 细胞骨架
1.1.3 分子马达
1.2 研究方法
1.3 研究内容及意义
第2章 分子动力学模拟方法
2.1 分子力学
2.1.1 量子模拟
2.1.2 经典模拟
2.1.3 多精度模拟方法
2.1.4 粗粒化动力学模拟
2.2 分子动力学
2.2.1 能量最小化
2.2.2 模拟相关操作和设置
2.3 分子力场
2.3.1 分子力场中的函数表示形式
2.3.2 力场参数的来源
2.3.3 水模型
2.4 分子模拟的硬件与软件
2.4.1 硬件
2.4.2 软件
第3章 驱动蛋白颈链骨架氢键强度的水相关性分析
3.1 水与蛋白
3.1.1 自然界中的水
3.1.2 细胞水环境
3.1.3 蛋白质之间常见非键作用
3.1.4 蛋白质的酶功能—ATP水解
3.1.5 蛋白质与结合水
3.2 蛋白质骨架氢键
3.3 驱动蛋白颈链的结构与功能
3.3.1 颈链的结构
3.3.2 颈链的功能
3.4 β10的四条骨架氢键HB1,HB2,HB3和HB4
3.4.1 驱动蛋白β10与马达结构域之间的四条骨架氢键在颈链对接状态下显示出较大的稳定性差异
3.4.2 水对骨架氢键的攻击
3.4.3 水攻击使得C-末端骨架氢键不稳定
3.4.4 β10N-末端骨架HB的高强度是由于该区域残基之间的协作而产生的,这有效地防止了水的攻击
3.5 本章小结
第4章 β10的力学过程与其骨架氢键的关系
4.1 驱动蛋白的化学-力学循环与颈链的力学功能
4.1.1 驱动蛋白的化学-力学循环概述
4.1.2 颈链的力学功能
4.1.3 β10在驱动蛋白运动周期中的力学过程
4.2 β10的对接过程与其骨架氢键的强度分布的关系
4.2.1 颈链对接过程
4.2.2 具有梯度强度的骨架氢键的排布确保了颈链的高效对接
4.3 β10的打开过程与其骨架氢键的强度分布的关系
4.3.1 β10的打开过程
4.3.2 β10的打开过程与其骨架氢键的强度分布的关系
4.3.3 骨架氢键的有效强度对分子有高度依赖性
4.4 本章小结
第5章 驱动蛋白力学功能中的不同非键作用及其配合关系
5.1 驱动蛋白的力学功能
5.2 蛋白质中的三种主要非键作用
5.2.1 盐键
5.2.2 疏水相互作用
5.2.3 氢键
5.3 β10的骨架氢键与疏水作用的配合
5.3.1 受控分子动力学方法(SMD)的优势特征
5.3.2 颈链β10力学特性的SMD与定点突变模拟研究
5.3.3 模拟实验方法
5.4 结果与讨论
5.4.1 三个疏水残基对颈链β10部分的力学强度的贡献为四分之一
5.4.2 疏水氨基酸侧链对颈链力学强度的影响机制
5.5 小结
第6章 总结和展望
6.1 主要内容和结论
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3767719
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3767719.html
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