蛋白质主链二面角相关性研究

发布时间：2017-12-14 10:02

  本文关键词：蛋白质主链二面角相关性研究

  更多相关文章： 分子动力学模拟 非线性相关 线性相关 变构效应 蛋白质局部结构优化

【摘要】：随着晶体X射线衍射和核磁共振(NMR)等技术的发展,越来越多的蛋白质结构得到解析。截止到2017年,蛋白质(PDB)数据库中已存有约120000个蛋白质晶体结构。但蛋白质的静态结构通常不能为我们研究蛋白质功能提供足够的信息。要将蛋白质的结构与功能联系起来就需要我们研究蛋白质的运动和结构变化。计算机技术和分子动力学模拟方法的发展,为我们探索蛋白质分子的微观运动提供了一条可行途径。随着计算机速度的提高,大分子的长时间尺度分子动力学模拟成为可能。但分子动力学模拟依然需要消耗大量的计算资源,对于已经解析的蛋白质结构而言,我们的研究能力是有限的。为了更好的利用已有的蛋白质结构,研究蛋白质结构运动的规律是必要的,相关性分析是我们研究这些运动的主要方法。在本文中,我们对20个蛋白质的分子动力学模拟轨迹进行了主链二面角相关性分析。(1)蛋白质中的远距离非线性相关:蛋白质变构效应是某种不直接涉及蛋白质活性的物质,结合于蛋白质活性部位以外的其他部位(别构部位),引起蛋白质分子的构象变化,而导致蛋白质活性改变的现象。大多数的别构效应是远距离的。因此了解蛋白质结构的相关性,特别是远距离相关性,对于我们理解和操纵蛋白质有重要作用。我们分析了10种不同蛋白质的分子动力学模拟轨迹,发现长距离非线性相关存在于大多数蛋白质中。这种非线性相关主要存在于无规卷曲结构中,并且与二面角的构象转换有关,这些运动多发生在较长的时间尺度上。由于这些运动具有长时间尺度和远距离非线性相关的特点,使他们成为异构效应的重要候选,这些运动可以为我们寻找潜在的变构调节位点提供参考。变构位点的识别能帮助我们调节蛋白质的生物活性更好的了解和控制蛋白质功能。(2)蛋白质中的局部相关性分析及分布的拟合:近距离相关在蛋白质中是普遍存在的,蛋白质中相邻的主链二面角都具有较强的相关性。我们利用20种蛋白质的分子动力学模拟轨迹对蛋白质中近距离主链二面角进行相关性分析。我们发现近距离相关主要是线性负相关,并且这种相关性是由短时间尺度的运动产生的,近距离相关中也存在少量非线性相关且多存在于无规卷曲结构中。我们还对相邻主链二面角2阶,3阶,4阶相关性的重要性进行了估计,2阶相关性最为重要,3阶相关性和4阶相关性同样存在。最后我们从模拟轨迹中学习了相邻主链二面角相关性的特点,并利用这些特点对二级结构的构象分布进行拟合。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q51

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本文编号：1287469