生物体内氧化损伤的识别机制一直是科研热点,水分子在识别过程中起重要作用,但具体作用尚不清楚。时下探究生物大分子体系性质最为广泛的方法为分子力场,但没有一个合适的力场能真实描述修复酶与氧化碱基复合体系内各分子间静电、氢键等相互作用。本文旨在发展适用于生物环境下修复酶与氧化碱基复合体系的ABEEMσπ极化力场,用来探究修复酶识别氧化鸟嘌呤过程中水的介导机理。具体工作如下:1.发展适用于修复酶与氧化碱基复合体系的ABEEMσπ极化力场本文基于原ABEEMσπ极化力场以从头算为基准调节了DNA骨架二面角及磷酸基团中磷原子的相关参数。应用发展的极化力场对4个现有力场常用的DNA体系进行动力学模拟。将模拟结果与实验数据和现有模型结果对比,包括平移、滑动、扭动、倾斜、上升、转动螺旋参数,?、?、?和?磷酸骨架二面角较AMBER力场结果更接近实验值,其他几何结构参数两个力场结果相近。证明新发展的模型能合理描述生物环境下DNA体系中的氢键、?-?堆叠等相互作用。2.应用ABEEMσπ极化力场探究修复酶识别氧化鸟嘌呤过程中水的介导作用应用ABEEMσπ极化力场对生物环境下的修复酶与氧化DNA复合体系进行动力学模拟,无论初始结构中谷氨酰胺(Gln)和氧化鸟嘌呤之间有无水分子,结果都表明,识别过程中氨基酸残基Gln一直会在两个水分子的介导下通过氢键识别氧化鸟嘌呤。两个水分子的作用为一个起主要介导,另一个辅助完成。识别过程中水分子存在交换现象,一组水完成后会牵引下一组水参与介导,继续与氨基酸共同识别氧化鸟嘌呤。氢键长、水分子与活性位点的距离、径向分布函数和驻留时间等物理量证明了结论的正确性。3.应用固定电荷力场模拟生物环境下修复酶与氧化碱基体系分别应用AMBER力场和ABEEMσπ固定电荷力场对修复酶与氧化DNA复合体系进行分子动力学模拟。模拟结果同样显示修复酶识别氧化鸟嘌呤过程中一定需要水分子介导,但应用固定电荷力场模拟水分子驻留时间过长,相比之下,极化力场结果更贴近真实。这也充分证明极化力场比固定电荷力场更适合模拟氨基酸与氧化碱基的复合体系,更适用于氧化碱基修复机制的探讨。以上研究表明:本文发展的ABEEMσπ极化力场适用于生物环境下的氧化DNA与氨基酸复合体系。探究出修复酶识别氧化鸟嘌呤过程中一直需要水分子参与介导完成,可以为该领域药物研究提供进一步理论依据。