信号肽是一段位于蛋白质N端的短肽,其长度一般在30个氨基酸左右。信号肽的结构由三部分组成:带正电荷的N区;具有高度疏水性的H区;带有切割位点的C区。信号肽具有引导前体蛋白进入分泌途径并抑制新生肽链折叠的能力。到目前为止,信号肽广泛应用于重组蛋白的生产、疾病诊断和药物设计等领域。研究表明,信号肽的应用能够有效的提高重组蛋白的表达效率,但是尚不能为每一个外源蛋白匹配出适合的信号肽。信号肽筛选则需要花费大量的时间和资源成本,因此信号肽理性设计在生产和研发领域具有十分重要的意义。本研究利用分子对接的方法设计了信号肽的共通H区氨基酸序列,再利用分子动力学模拟的方法从分子的角度阐述信号肽与SecA蛋白结合的过程,并验证了设计的信号肽在解淀粉芽孢杆菌中分泌碱性蛋白酶的能力,最后结合分子动力学模拟的结果阐述了信号肽引导分泌能力不同的原因。首先,通过NCBI数据库和Signal P系列软件搜集到143条枯草芽孢杆菌来源的Sec分泌途径的信号肽序列,其次,使用结构预测软件获得其三维结构模型,根据其打分系统,最终获得123条信号肽的三维结构模型。最后,利用多肽-蛋白对接的方法获得信号肽与SecA蛋白的结合构象,使用分析软件获取信号肽中产生相互作用的残基,经过统计分析获得了4条共通H区氨基酸序列:（1）IICIVLGLFAALI;（2）IICICLGLFAALI:（3）IICIVLGSFAALI;（4）IICICLGSFAALI。使用4条H区共通序列替换信号肽Vpr的H区,再联合使用分子对接和分子动力学模拟详细研究了4条设计后的Vpr信号肽与SecA蛋白的作用机理。分子动力学模拟结果表明,信号肽与SecA蛋白的复合结构中,SecA蛋白的NBD1、IRA2、HWD、PBD结构域比较灵活,信号肽的N区和C区比较灵活。信号肽与SecA蛋白的结合主要依靠的是疏水相互作用。不同信号肽的结合对SecA蛋白各个结构域内的氢键影响较小,对SecA蛋白各个结构域之间的氢键影响存在较大差异性。基于摇瓶发酵的结果,设计的信号肽H区序列中Vpr-T2引导碱性蛋白酶分泌的能力与原始信号肽Vpr相近。此外,这两条信号肽对于SecA蛋白的底物分子的影响具有独特性。