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获得性人类免疫缺陷综合症(AIDS)是由人类免疫缺陷病毒HIV(humanimmunodeficiency virus)感染而引起的威胁人类健康的传染病。自第一例艾滋病于1981年7月在美国发现以来，在过去30年中艾滋病已经导致全球2500万人失去生命。目前临床应用的HIV-1抑制剂有:进入抑制剂、融合抑制剂、逆转录酶抑制剂、整合酶抑制剂、蛋白酶抑制剂等。其中HIV-1融合抑制剂由于其针对的靶点为HIV-1的跨膜蛋白gp41，而非宿主细胞，故副作用较小。 目前，AIDS病人临床治疗中面临的最大问题是病毒的耐药突变。HIV-1 gp41N末端重复序列(NHR)的氨基酸残基突变往往会影响融合抑制剂的抑制活性。许多研究表明，发生在NHR区的突变会影响融合抑制剂尤其是多肽类融合抑制剂与gp41结合的稳定性，这被认为是突变导致药物抑制剂活性下降的原因。这种单点突变不仅会使抑制剂与gp41结合的稳定性受到很大影响，同时，也会影响gp41的六螺旋结构的稳定性，从而间接影响gp41介导的膜融合过程，妨碍HIV-1侵入宿主细胞，增加HIV-1对于中和抗体的敏感性。 HIV-1跨膜蛋白gp41 NHR上的突变可以产生耐药性。同时，人们发现伴随着NHR突变的C末端重复序列(CHR)上会发生补偿突变，例如N43D/S138A双突变。许多实验证实，在gp41的NHR发生的突变会影响由HIV-1 gp41介导的膜融合的速率和以及HIV-1感染力。而发生在CHR上的补偿突变如S138A可以恢复gp41介导的膜融合的速率，同时也显示出很强的耐药性。本论文的主要工作是研究gp41N43D单突变和N43D/S138A双突变的作用机理以及S138A在N43D/S138A双突变中的作用。通过分子动力学模拟的方法，得到gp41的野生型、N43D突变型以及N43D/S138A双突变型与配体C34结合的结合模式。 野生型中，CHR(C34)通过疏水相互作用与NHR紧密结合，而在N43D突变型中，CHR(C34)与gp41 NHR结合时，Glu137至Asn145之间的残基与受体的结合模式发生了改变。根据模拟结果，N43D干扰C34与gp41受体结构结合的亲和力，从而降低抑制剂活性。由于N43D突变在影响抑制剂结合的同时，也可干扰gp41六螺旋结构的稳定性，通过在C34引入S138A突变，来研究S138A在N43D/S138A双突变中的作用。对比单突变和双突变的分子动力学模拟结果，当CHR(C34)的Ser138发生突变，CHR与受体的结合增强，对比这个体系的结构，发现主要的区别在CHR(C34)与受体的结合模式上以及Glu137-Asn145区域氨基酸与NHR形成的疏水相互作用的不同。由于HIV-1 gp41六螺旋结构的稳定性对于HIV-1入侵靶细胞是非常重要的，因此提出如下耐药机理的假设:N43D单突变不仅会影响影响抑制剂与gp41的结合，同时也会影响HIV-1 gp41自身NHR和CHR的结合，使得由gp41介导的膜融合过程受到影响，膜融合速率减慢;CHR上的补偿突变S138A造成的结构变化可以在HIV-1 gp41的NHR和CHR之间引入更多的疏水残基间的接触和疏水相互作用，使得CHR与NHR的结合比之前的抑制剂更强，这或许正是S138A补偿突变可以加快受N43D单突变影响的gp41介导的融合速率的原因。 本论文的研究工作对了解HIV-1的耐药机理有一定帮助，并且可以为今后HIV-1融合抑制剂的设计、优化改造提供一些有意义的指导。