细胞因子白介素-21是近年来报道的I型细胞因子家族之一,具有多种生物学功能,其中最为显著的特点是能调节B细胞、CD4+T细胞的免疫活性。因此研究如何提高IL-21的生物活性将为开发成用于临床治疗抗肿瘤抗感染药物提供了可能。随着计算机的发展,计算机分子模拟技术广泛应用于计算化学、计算生物学、药物分子设计等领域,它从分子水平上研究结构与功能的关系,并不受样品制备和测试技术的限制,为科研工作者提供更多的数据参考和理论指导。因此,本论文主要运用计算机分子模拟技术具体从以下两方面来研究如何提高IL-21的活性：(1)从单克隆抗体出发,由于本实验组发现了一株命名为KJ的克隆体能特异性地识别细胞因子(如IL-21)并增强其生物活性,而另外一株单抗KI对IL-21没有功能增强性作用,这一发现为我们开展关于功能增强性抗体的增强作用机制的研究奠定了重要的物质基础。本论文从结构研究出发,来探究单抗KJ是如何增强hIL-21活性的。我们主要运用分子对接技术获得KJ/hIL-21、KI/hIL-21复合物结构,并发现KJ、KI与hIL-21对接后的结合位点不同,导致单抗与hIL-21结合后的构象有很大差异。同时采用Markov State Models动力学方法分析发现KJ/hIL-21比KI/hIL-21稳定,且用Transcomp方法分析发现KJ与hIL-21结合的静电相互作用更强。(2)从hIL-21单体出发,由于有文献已报道hIL-21的一个突变体显示比hIL-21有十倍的增效性,受此启发,我们将本实验室得到的一系列突变体(分别命名为Chimera2、Chimera4)运用同源模建方法得出三维空间结构。并通过MSMs分析,我们发现合理设计之后得到的突变体比WT(野生型)hIL-21更加优越,突变体C4产生的暂态状态数比hIL-21的少,因此C4比野生型hIL-21稳定,从而提高了hIL-2I的活性。由于突变体C2又比C4稳定,我们就可以预测C2对hIL-21的活性影响更大。