【摘 要】
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环肽纳米管（Cyclic Peptide Nanotubes,CPNTs）因具有良好的生物相容性及易于插入磷脂双分子质膜,常被用来模拟生物跨膜通道。生物通道蛋白及细胞膜内外,往往存在各种各样的点电荷。本文结合量子化学计算及分子动力学模拟,构建了两个端口带电荷的跨膜环肽纳米管,并考察了它们的传输特性。本文基于密度泛函理论计算对由正电荷环肽（RL）4或负电荷环肽（EL）4与1-2个中性环肽（WL）4构
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环肽纳米管（Cyclic Peptide Nanotubes,CPNTs）因具有良好的生物相容性及易于插入磷脂双分子质膜,常被用来模拟生物跨膜通道。生物通道蛋白及细胞膜内外,往往存在各种各样的点电荷。本文结合量子化学计算及分子动力学模拟,构建了两个端口带电荷的跨膜环肽纳米管,并考察了它们的传输特性。本文基于密度泛函理论计算对由正电荷环肽（RL）4或负电荷环肽（EL）4与1-2个中性环肽（WL）4构成的二聚体和三聚体结构及其能量特征的分析,提出了不同结构的环肽间的组装机制,并由此构建了端口分别带正和负电荷的异聚环八肽纳米管RLWL-CPNT和ELWL-CPNT,环肽间的堆积模式分别为（D-D）（L-L）（D-D）（L-L）（D-D）（L-L）（D-D）和（L-L）（D-L）（D-D）（L-L）（D-D）（L-L）（D-D）。分子动力学模拟表明,环肽纳米管端口环肽所带电荷对通道内的水链结构和K+的扩散行为有明显的影响。在跨膜通道RLWL/POPE-CPNT和ELWL/POPE-CPNT中,通道内水分子不再以1-2-1-2水链形式排列,更倾向在靠近带电荷环肽的区域分布,且管内水链出现氢键缺陷概率最高的区域分别为gap2和gap5。K+可以轻松地经去溶剂化进入任意一个环肽纳米管,且在RLWL/POPE-CPNT中传输更为活跃,会在α-plane区域和midplane区域之间频繁快速穿梭。研究结果表明,离子通道末端的电荷会显著改变环肽纳米管的传输特性。
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