基于多组独立模拟加速蛋白质配体结合解离过程以及分子力场水模型对蛋白质溶液结构采样的影响

发布时间：2021-11-25 23:49

　　生物大分子构象的研究一直是结构生物学乃至生物学上的一个非常重要的领域。随着科技的发展和研究方法的不断更新,现在已经有非常丰富的研究工具可供选择。这些研究工具主要可以分为两类,一类是以X射线晶体衍射,核磁共振技术,冷冻电镜技术等为代表的实验手段。另一类是以分子动力学模拟为代表的计算机模拟方法。随着算力的不断提升和分子力场准确性的不断进步,分子动力学（moleculardynamics,简称MD）模拟在研究生物大分子的结合和解离途径方面显露出巨大优势。然而,当所需要研究的体系较大时,模拟的时间和空间尺度仍然存在巨大的限制。本文开发了一种基于多组独立分子动力学模拟（multiple independent MD,简称MIMD）的增强采样方法用于研究配体的结合和解离过程。我们选择腺苷酸激酶adenylatekinase（AdK）作为研究体系,原因有三:首先AdK作为一种大分子模拟中的模式系统,有非常多的实验数据可以获取,方便模拟结果与实验的比较。其次AdK体系的配体结合解离过程在过去的大量分子模拟中已经获得充分的数据,通过与常规的分子模拟进行直接比较可以看出我们方法的效果。最后AdK体系的大小... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１距离公式的示意图??图注：（ａ）蛋白质残基和配体之间的质心距离，蓝色球和红色球分别代表蛋白质残基和??配体

的细节。??３．６．２配体解离过程??ＡｄＫ与ＡＤＰ和ＡＤＰ＿Ｍｇ的闭合构象是初始结构（图３．１ａ）。我们的目标??构象是ＡｄＫ的开放构象（图３．Ｉｄ）。我们使用由残基和配体之间的九种接触构??建的判据（表１）来运行模拟。使用四个不同的判据进行了四次独立的ＭＩＭＤ??模拟（图２．１）。每个模拟有２００个周期。图３．１ｂ和３．１ｃ分别使用ｄｉｓｔ和ｄｉｓｔ＋ｒｍｓｅ??判据显示了最后一个循环中的构象。显示了残基与配体距离随循环数演变的曲线。??（图３．２和图３＿３）??

?第３章基于多组独立模拟加速腺苷酸激酶与配体结合解离过程???ａ?ｂ??Ｗ?ｗ?；??，Ｖ?ｕ??图３．４结合过程中的构象??图注：（ａ）初始构象（ｂ）在使用判据ｄｉｓｔ时在最终循环中的构象（ｃ）当使用判据ｄｉｓｔ??＋?ｒｍｓｅ时在最终循环中的构象（ｄ）目标构象。在每种结构中，ＡＭＰｂｄ结构域用红色着色，??ＬＩＤ结构域用蓝色着色，而ＣＯＲＥ结构域用灰色着色，ＡＴＰ＞Ｍｇ用紫色着色，ＡＭＰ用绿色??着色。??在每轮循环中，残基和配体之间的距离由１２００个构象的平均值表示。对于??每个接触，黑色虚线表示目标构象中残基与配体之间的距离，红色线和蓝色线分??别表示使用ｄｉｓｔ和ｄｉｓｔ－ｒｍｓｅ的判据。在ｄｉｓｔ－ｒｍｓｅ模拟中，Ｌ１Ｄ结构域中的Ｒ１２３??与ＡＴＰ．Ｍｇ之间的距离从１１．８人减小到６．９人，比目标距离大０．４Ａ，ＬＩＤ结构域??中的１１１５６与八１＾之间的距离从１７．３人减小到比目标大０．８入的１０．６人，［１〇结??构域和ＡＭＰ中的Ｄ１５８之间的距离从１３．７Ａ减少到比目标大０．８Ａ的９．８Ａ。在??ｄｉｓｔ模拟中，ＲＩ２３－ＡＴＰ＿Ｍｇ的接触距离达到７．７人，大于ｄｉｓｔ－ｒｍｓｅ模拟中的接触??距离。但是，Ｒ１５６／Ｄ１５８－ＡＭＰ的接触距离为８．９／６．９人，大大低于ｄｉｓｔ－ｍ＾ｓｅ模??拟中的接触距离。在ｄｉｓｔ－ｒｍｓｅ模拟中ＡＭＰｂｄ结构域中的残基Ｒ３６和ＡＭＰ之间??的距离从１２．０人减小到９．５人，比目标距离大１．４人，而１？７和八１＼＾之间的距离??从１７．１人减小到１０．６?Ａ，即１．０?Ａ。在ｄｉｓｔ模拟中，两个接触距离减小到８．８人和??１０．５Ａ。在ｄｉｓｔ－ｒｍ


本文编号：3519024