DNA聚合酶Ⅰ和两个kinesin耦合体系的动力学研究

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蛋白质是生物体内—极其重要的物质。不同的蛋白质分子往往以不同的结构形态存在于生物细胞中,且根据其各自的结构而展现出不同的功能。分子马达是一类有名的蛋白质分子,它们可以消耗ATP中的化学能,转化为机械功。DNA聚合酶Ⅰ是一种重要的分子马达,它可以沿着DNA模板链行走,吸收脱氧核糖核苷酸,合成并延长新的DNA子链。它的结构是由核心区和5核酸酶区以及一条蛋白质多肽链linker构成。人们对于它的动力学机制的研究从未停止。本文对DNA聚合酶Ⅰ做了深入研究,揭示了其结构中的多肽链linker的重要作用。发现linker以最佳的氨基酸数目最有效地促进了5核酸酶区的移动。同时还发现此规律适合于其他类似结构的分子马达,比如DNA聚合酶Ⅳ和T7引发酶等。Kinesin-1也是一种非常有名的蛋白质马达,它可以沿着细胞内的微管连续行走,积极参与胞内物质的运输。在细胞内,多个kinesin常常一起工作,其中两个kinesin的耦合体系是最简单的形式。针对两个kinesin的耦合体系的动力学做了深入的理论研究,揭示了kinesin的耦合强度对二体系的行走速度和停止力(stall force)产生着重要的影响,kinesin的力-化学耦合机制也强烈的影响着体系的停止力。为了展开具体的研究,采用了诸多研究方法,包括分子动力学模拟,蒙特卡洛模拟,布朗动力学模拟,建立理论模型等等。我们的研究结果,不仅很好的吻合了已有的实验结果,而且提出了一些尚未被实验发现的新预测。我们的研究过程和结论,具备普遍意义,可以被用来研究和认识其它分子马达的动力学机制。
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