淀粉样疾病是一类神经性疾病,其共有的发病机理特点就是蛋白质错误折叠引起淀粉样纤维蛋白的形成。前人的研究已经表明分子伴侣具有辅助其他蛋白正确折叠与降解的功能,是淀粉样疾病的关键性调节因子及潜在的治愈靶点。Hsp70是分子伴侣的一个重要类型,直接参与蛋白质的正确折叠和异常蛋白的降解,对淀粉样蛋白的形成与否具有重要的影响。大量研究发现,酿酒酵母Ssal细胞质Hsp70大量突变体具有影响酵母朊病毒[PSI+]增殖的能力。但是仅仅从酵母遗传学及蛋白实验去研究这些突变体对Hsp70损害[PSI+]的调节机制是不全面的,不能很好的阐述突变体Hsp70独特的构象变化与功能的关系,因此目前对Hsp70调节淀粉样蛋白的形成机制还没有很好的阐述。为了更好的阐述酵母细胞质Hsp70损害酵母朊病毒增殖的作用机制,从而向Hsp70调节淀粉样蛋白的形成机制进行逐步扩展,在本研究中我们首先采用E.coli Hsp70 DnaK为基础模型,对分子伴侣Hsp70氮端结构域突变体引起ATPase活性区域结构与功能变化关系进行分子动力学模拟研究。研究结果表明,在 apo 态的 DnaK 突变体中 DnaKA17V,DnaKT23H,DnaKG32S(同源于 Ssa1 突变体 Ssa1A17V,Ssa1R23H,Ssa1G32S)能通过影响 ATP 结合口袋袋口的 loop1(第一个转角,连接p1与β2)结构区域的氢键网络变化,增强了 loop1结构区域柔性,引起重要残基T11的羟基侧链更易于和ATP的γ-磷酸基团作用。从蛋白三维结构上解释了 Ssa1 NBD中点突变损害[PSI+]增殖的原因。随后为了进一步完善上述实验的不足以及对结论的进一步验证,通过同源建模的方法成功构建了 Ssa1 NBD带小分子ADP*Pi的结构模型,并进行了一系列的突变体分子动力学模拟,进一步探讨了 Ssa1 NBD点突变对蛋白构象与功能的影响。最后本文对Ssa1的跨域信号传递进行了部分研究,主要集中探讨Inter-Domain linker结合与Ssa1蛋白的功能和构象的关系。通过双模板建模分别对ATP态下Ssa1 NBD结合Inter-Domain linker和不结合Inter-Domain linker进行了分子动力学模拟的比较分析。研究结果显示,(1)阳性突变模型 Ssa1A17V、Ssa1R23H、Ssa1G32D、Ssa1G32S、Ssa1R34K能通过增强对ADP的氢键作用和疏水相互作用增强对ADP的稳定,从而影响ATPase循环,损害[PSI+]的增殖,而阴性Ssa1V3721则削弱了相应的氢键作用和疏水相互作用。(2)突变模型Ssa1A17V、Ssa1R23H Ssa1G32D、Ssa1R34K中ADP稳定作用的增强是通过协同增强ADP磷酸和ADP核苷部分来实现的,而模型Ssa1G32S主要是通过增强ADP核苷部分的结合来稳定ADP。(3)Inter-Domain linker结合Ssa1 NBD后会增强蛋白对小分子底物ATP的稳定,同时促进ATP水解重要氢键Lys69-γ Pi的形成;(4)Inter-Domain linker结合Ssa1 NBD有助于稳定对辅助分子伴侣Hsp40具有重要作用的Arg169和邻近的疏水氨基酸,从而促进其与Hsp40的相互作用。本文分子动力学模拟的引入从蛋白构象变化的角度进一步阐述了 Ssa1 NBD突变体对损害[PSI+]繁殖能力的调控,补充了前人遗传学实验和生化实验的不足。并为Hsp70循环中增强底物的结合就能够削弱[PSI+]繁殖的理论假设提供了进一步的理论支持。此外,我们的研究也体现出了如何把分子动力学模拟和对接分析作为一种有效的分析工具,用于推测和验证能够在细胞内削弱[PSI+]增殖的Hsp70NBD突变体。同时,由于Hsp70家族的高度保守与一致性,本文的研究结果可选择性的用于其他类淀粉样疾病的研究以及进一步的作用机制研究。