分子动力学模拟结合新型力场和水模型研究生物大分子的溶液构象

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuyx82
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生物大分子溶液构象的研究一直是一个很重要研究方向。溶液构象研究最常用的实验手段包括X射线小角散射,核磁共振和冷冻电镜等。计算机模拟同样作为研究溶液构象的重要方法,它能描述生物分子在溶液中的能量较低的状态和构象演变的规律和反应机理。当然计算机模拟也存在着不足,力场描述的准确性,采样空间的充分性是存在于分子动力学模拟的研究中的两大难题。在本论文中我们采用新的力场和水模型RSFF2+/Tip4p-D对噬菌体T4溶菌酶体系进行模拟使得构象空间采样更加充分,并且与我们收到的X射线小角散射数据进行拟合。尝试了自由能计算的加权柱状直方图分析法(WHAM)。选择噬菌体T4溶菌酶作为研究对象是因为在模拟中噬菌体T4溶菌酶经常被用来作为模式体系,这是因为其独特的结构特点,由其C端的结构域和T端的结构域形成的蛋白质口袋的开合直接能影响到其生物学活性,口袋两个部分之间由一个长alpha螺旋结合,总共164个氨基酸产生的计算量适中。为了进一步验证此力场和水模型的普适性,我们还对Hfq进行了模拟,并且也与Hfq的X射线小角散射数据进行了拟合。Hfq中心由长alpha螺旋形成的环状结构伴随着6个尾巴结构,6个尾巴结构在生物学环境中进行着伸展和蜷缩。在另一个体系中我们的研究对象是核小体组蛋白八聚体。核小体的组装过程以及和DNA的结合机制一直以来作为学者们的研究对象,但是具体的动态过程却一直无法真正的揭示。我们采用了常规全原子分子动力学模拟对其的四个单体,两个二体,一个四体和一个八体进行模拟,并采用增强采样模拟(aMD)和粗粒化模拟对其进行模拟,以期待尽可能的对构象空间进行搜索,来尝试对实验提供更多的动态过程细节和分子机制。
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