酶是由活细胞产生的一类具有催化作用的蛋白质,研究酶和底物的相互作用,不仅有助于了解其催化机理,而且对药物研发以及药物作用机制的研究也具有十分重要的意义。随着各类蛋白质数据库的不断丰富,一些传统的生物实验方法已经难以满足人们对生物酶结构和功能的预测和药物设计的需要。目前,分子动力学(Molecular Dynamics,MD)已经发展成为研究生物酶功能的有效手段,该方法主要根据牛顿力学来模拟分子体系的运动,从分子体系的不同状态构成的系统中抽取样本来计算体系的构型积分,在构型积分的结果的基础上,计算体系的热力学性质和其他宏观性质。本论文主要采用分子动力学模拟,结合MM/GBSA、SMD、RAMD MD、伞形采样等多种方法和技术,对几类酶的底物输运及相关抑制剂作用机制进行理论研究,主要研究内容如下:1:丁酰胆碱酯酶(Butyrylcholinesterase,BCh E)是由肝脏合成的一种非特异性酯酶,在阿兹海默症发病后期对乙酰胆碱水解起着非常关键的作用,是一个潜在的阿兹海默症治疗靶标。他克林是一个经典的药效团,可以同时抑制丁酰胆碱酯酶和乙酰胆碱酯酶,它作为曾经治疗阿兹海默症的有效药物,现在成为相关抑制剂合成的骨架分子。我们采用多种分子动力学模拟方法及技术,对他克林在BCh E中的结合及传输机制进行研究。探索有利于配体结合的关键残基以及一些重要的非共价相互作用,探明他克林释放可能通道,获取其传递机制及热动力学性质,发现传递过程中的“门控机制”,为基于他克林为母核的衍生物的设计提供理论支持。2:乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase,ACh E)在生物神经传导中发挥十分关键的作用,该酶能降解胆碱能突触间的乙酰胆碱,停止神经递质对突触后膜的兴奋作用,保证神经信号在生物体内的正常传递。作为一个具有高选择性、可逆性和竞争性乙酰胆碱酯酶抑制剂,氢溴酸加兰他敏是目前临床上治疗轻度至中度阿默症(AD)的有效药物。我们通过MM MD方法,结合伞形采样等多种技术,对加兰他敏在ACh E中的结合模式和释放过程进行了探究,发现影响加兰他敏结合至ACh E的关键残基,获取加兰他敏释放优势通道,并对配体由该通道释放机制及热动力学性质进行探究,进一步分析验证释放过程中的蛋白构象变化和关键残基对释放的影响。该工作不仅有助了解ACh E抑制剂的作用机理,而且对理解ACh E抑制剂传输机制具有重要意义。3:油茶树(Camellia oleifera Abel)是我国的特有工业树种,从油茶的种子或壳中提取的多种油茶多糖已被证实在体内具有抗氧化及抗肿瘤活性,而且油茶多糖对葡萄糖苷酶有抑制作用,可以起到降血糖的作用。油茶多糖可在体内降解为4种二糖分子和2种三糖分子。为了筛选最易作用于葡萄糖苷酶的多糖分子,我们基于油茶多糖降解可能形成的多糖分子,建立六个葡萄糖苷酶与多糖分子复合物模型,获取它们的结合自由能及结合模式。选取酶-二糖和酶-三糖复合物中结合能最强的体系,对其多糖分子输运机制进行计算模拟,探明可能的传递通道,并对最优通道传递机制进行研究,对其热动力学性质进行探讨对比,确定关键残基,筛选最易作用于葡萄糖苷酶的多糖分子形式。我们的期望该部分研究有助于进一步理解多糖与葡糖糖苷酶的作用机理,为葡萄糖苷酶抑制剂的设计开发提供一定的理论指导。