蛋白质在整个生物世界中扮演着重要的角色,从催化生物体内的各种化学反应到生物体内各组织的构建都离不开蛋白质。在生物体内蛋白质存在很多不同的构象状态,在调节生物体生命活动的过程中,这些不同的构象状态之间相互转换,共同调节生物体正常的生命活动。粘着连接是细胞连接的主要形式,它通过许多不同的蛋白质相互作用,进而来调节生物组织的发育、生长以及生物组织的完整性。alpha-连环蛋白是粘着连接的一个重要组成蛋白。alpha-连环蛋白在生物体内的作用相当于是一个力学转换器,当它受到外力作用时,可以将这个力学信号转换成化学信号,进而与黏着斑蛋白相结合从而调节细胞之间的连接作用。为了研究alpha-连环蛋白在外力作用下结构变化以及与黏着斑蛋白的结合过程,人们用磁镊子实验恒速拉伸了氨基酸序列为275-735的alpha-连环蛋白。结果表明,当以恒定速度拉伸该蛋白时,它是以三个不同的阶段发生解折叠的,并且每一个解折叠过程所需要的力大小以及被拉伸的长度都不一样。进一步研究表明,黏着斑蛋白与alpha-连环蛋白的结合发生在alpha-连环蛋白解折叠的第一步,并且当黏着斑蛋白和alpha-连环蛋白结合后会阻止alpha-连环蛋白的重新折叠。但是,在这个过程中,恒速拉伸的情况下alpha-连环蛋白具体结构的变化情况我们并不是很清楚。为了能够了解alpha-连环蛋白解折叠过程中更深层次的问题我们用NAMD(nonascale molecular dynamics)软件模拟了alpha-连环蛋白解折叠过程,从而能够从原子水平的层面来观察蛋白质结构的变化。随着计算机计算能力的提升,分子动力学模拟的方法被广泛地用来研究蛋白质的某些性质。一方面,可以通过分子动力学模拟从原子水平更加直观、准确的观察到蛋白质不同结构间的相互转化;另一方面,也能从整体上来展示蛋白质在生物体内动力学和热力学的变化情况。通过分子动力学模拟的方法能够很好地对实验结果进行补充说明,并且可以预测到蛋白质未来的变化趋势,为改造蛋白质提供了很好的理论依据。在本论文中,我们用NAMD软件分别对氨基酸序列为275-735、275-635以及275-878的alpha-连环蛋白进行了受控分子动力学模拟(steered molecular dynamics)。在模拟的过程中我们固定了alpha-连环蛋白一端的alpha碳原子以恒定的速度拉伸含有不同氨基酸序列的alpha-连环蛋白的另一端alpha碳原子,从而来观察在外力作用下它的结构变化情况。我们得出如下结论:一、当以恒速拉伸氨基酸序列为275-735的alpha-连环蛋白时,第一个解折叠的过程发生在拉力约为450±30p N处,在这个过程中alpha-连环蛋白被拉成两部分,并且alpha-连环蛋白的黏着斑蛋白结合位点(氨基酸序列为344的亮氨酸)由于alpha-连环蛋白结构的变化被暴露了出来,与磁镊子实验中的第一个解折叠的过程相对应。同时,在这个过程中蛋白内的主要相互作用是疏水相互作用,并且在该过程中被拉伸的蛋白质的结构应该是氨基酸序列为275-306和546-735的两部分。二、当对氨基酸序列为275-635的alpha-连环蛋白以恒速拉伸时,通过对模拟结果中力谱曲线的分析我们得出在拉伸该序列蛋白时,它是以不同的两个过程发生解折叠现象的,并且所对应的力大小约为430±20p N。运用worm-like-chain模型与磁镊子拉伸氨基酸序列为275-735的alpha-连环蛋白的后面两个解折叠阶段比较得出这两个阶段应该与力约为16p N的两个阶段相对应。三、通过对氨基酸序列为275-878的alpha-连环蛋白模拟结果的分析得到,在拉伸过程中要使alpha-连环蛋白中氨基酸序列为344处的亮氨酸的黏着斑蛋白结合位点暴露,所需要的力约为650±50p N,该作用力比275-735模拟中使黏着斑蛋白结合位点暴露的力大一些,故我们可以推断出当我们对人体内的整个alpha-连环蛋白进行恒速拉伸实验的时候,要使其黏着斑蛋白结合位点暴露出来需要比拉伸氨基酸序列为275-735的alpha-连环蛋白中的5p N更大的作用力。