重组类弹性蛋白多肽（ELPs）是一种通过基因工程方法合成的多肽聚合物,一般是由VPGXG五肽单元重复串联组成,具有可逆相变、良好的生物相容性、可降解性和自组装特性,在新型生物医学材料领域具有巨大应用潜力。类弹性蛋白的相变温度和热行为对其功能和应用影响很大,但目前对其热行为分子机理的认识还很有限,针对特定应用场景设计具有适合温度相变特性的ELPs多肽纳米材料仍是一项重大挑战。本论文基于基因重组技术、材料表征和分子动力学模拟,以含有最强疏水性的Ile为客座氨基酸的（VPGIG）n为起始材料,探究了ELP氨基酸分子组成对其热行为的影响和分子动力学基础,在此基础上成功实现了新型ELPs分子的设计和构建,丰富了ELPs分子库。论文研究内容和主要结果如下:1、ELPs生物信息学分析。利用生物信息学常用分析工具对本研究中ELPs分子的亲疏水性、相对分子质量、等电点和三维结构等进行分析预测,结果发现所研究ELPs均为疏水性蛋白,三维结构预测结果表明此类蛋白质主要由内部的疏水堆积作用力和外部的氢键网络构成的桶装结构。2、ELPs基因克隆与重组表达。通过PCR获得类弹性蛋白基因,并与p ET-28a载体同源重组构建原核表达载体p ET28a-ELPs,在Escherichia coli BL21中实现原核表达,其中（VPGIG）30、（VPGIG）60、（VPGIG）90和（VPTGIG）25蛋白均为可溶性表达,利用ITC方法对其进行分离纯化,平均收率为12 mg/L;（VPTIG）30为包涵体表达,经复性纯化,平均收率为15 mg/L;SDS-PAGE检测均可得到单一条带,表明获得较纯的ELPs重组蛋白,且纯度均能够达到95%。3、起始ELPs热行为研究。利用动态光散射研究了浓度和链长对（VPGIG）n（n=30,60,90）相变温度的影响,结果发现链长和浓度与ELPs的Tt值成反比,（VPGIG）n（n=30,60,90）的Tt值范围为13-27℃,表现为可逆相变特性;利用圆二色光谱仪（CD）对ELPs二级结构分析,发现随着温度的升高,ELPs发生相变,其二级结构由无规则卷曲转变为β-sheet;当温度从高温恢复到低温后,可逆相变型ELPs可以恢复到无规则卷曲结构。4、新型类弹性蛋白（VPTIG）30的热行为研究。Gly3被Thr替换使ELP低临界转变温度（LCST）略有提高,且其热行为由（VPGIG）n的可逆相变转变为大热滞;利用圆二色光谱仪（CD）对（VPTIG）30二级结构分析,发现随着温度的升高,ELP二级结构由无规则卷曲转变为β-sheet;但当温度从高温恢复到低温后,（VPTIG）30负峰强度没有恢复,依旧保持有序结构状态;向（VPTIG）30中添加小分子探针1,6-己二醇,随着1,6-己二醇浓度的增加,ELPs浊度降低直至全部溶解,表明维持ELPs相变结构的主要作用力为疏水作用。5、ELPs分子动力学模拟。通过径向分布函数（RDF）对不同温度下肽周围的局部水化层分布进行量化,计算了肽与水分子之间的氢键数,发现ELPs随着温度的升高发生相变可能是由于水化层的破坏;根据Ramachandran图对加热聚集后的二级结构进行分析发现,（VPTIG）30和（VPGIG）30在Tt值以下同时包含无规卷曲和倾向于亲水的β结构,在Tt值以上形成新的疏水有序结构;为了解释（VPTIG）30和（VPGIG）30热滞行为的差异,进一步模拟了ELPs在可溶和聚集结构中的链间和链内动力学,结果显示,（VPTIG）30的链内氢键数比（VPGIG）30的高,说明链内作用力更强,可以增强表面疏水性的维持;层次聚类的热图结果表明,两种类型的ELPs氢键交替模式在不同温度范围内都存在相似的内在规律,但（VPTIG）30链内氢键和疏水相互作用共同增强了肽内部空间的相互作用力,从而使整个肽结构自锁,当温度冷却后阻止了亲水部分的重新暴露使ELPs的聚集状态得以保持;因此推测（VPTIG）30发生大热滞的主要原因是由于Thr的引入,促进了氢键和疏水相互作用,增强了ELP链内和链间分子间相互作用,形成了分子间自锁机制,从而在温度下降时依然保持分子聚集状态,不能恢复到溶液状态。6、新型类弹性蛋白（VPTGIG）25的设计与表征。基于以上对ELPs基序和热行为性质的理解,理性设计了一种全新的ELP分子（VPTGIG）25,通过对其热行为及性质表征,发现（VPTGIG）25的Tt值显著提高至37℃,并保持了可逆相变特性。综上所述,在本研究中我们结合实验和分子动力学模拟,系统研究了ELPs的基序性质和热行为的分子基础,设计了新的、多样化的ELPs分子,丰富了ELPs分子库,拓展了其应用场景。这些深入的探索对设计用于医学和生物技术领域的具有特殊热行为需求的多样化ELPs材料具有重要价值。