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文献类型

3 篇 学位论文

馆藏范围

3 篇 电子文献
0 种 纸本馆藏

日期分布

学科分类号

3 篇 理学
- 2 篇 化学
- 2 篇 生物学
3 篇 工学
- 3 篇 化学工程与技术

主题

3 篇 分子动力学模拟
3 篇 蛋白质构象转换
2 篇 置换过程
2 篇 吸附过程
1 篇 蛋白质结构相似性
1 篇 统计分析
1 篇 结构分析
1 篇 简正模结构相似性
1 篇 疏水电荷诱导置换...
1 篇 置换色谱
1 篇 构象采样
1 篇 粗粒化模型
1 篇 疏水电荷诱导

机构

2 篇 天津大学
1 篇 上海交通大学

作者

2 篇 吴瑕
1 篇 彭城

语言

3 篇 中文

检索条件"主题词=蛋白质构象转换"

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详细简洁

排序：

蛋白质构象转换的构象采样与结构分析研究

蛋白质构象转换的构象采样与结构分析研究

引用

作者：彭城上海交通大学

学位级别：博士

蛋白质具有在不同构象状态(非功能状态和功能状态)之间相互转换的内在能力。这种构象转换对蛋白质生物功能的产生与完成起着重要作用,如蛋白酶的催化能力、动力蛋白中动力的产生、蛋白变构效应的信息传递、离子通道的选择性过滤等,因此... 详细信息

蛋白质具有在不同构象状态(非功能状态和功能状态)之间相互转换的内在能力。这种构象转换对蛋白质生物功能的产生与完成起着重要作用,如蛋白酶的催化能力、动力蛋白中动力的产生、蛋白变构效应的信息传递、离子通道的选择性过滤等,因此正确理解这些功能性构象转换的工作机制对于认识和调控生物功能起着至关重要的作用。实验方法虽然能够提供蛋白质构象转换过程中的主要构象状态和一些宏观参数,但是它不能够提供足够的中间构象来理解转换过程的分子机制和生物功能,因此计算成为研究蛋白质构象转换的另外一种重要手段。本文主要从三个相辅相成的方面对蛋白质构象转换进行计算研究,主要包括了构象采样、结构相似性和结构分析。构象采样是为了获得蛋白质在不同状态之间的构象转换过程,为揭示生物功能提供数据。蛋白质结构相似性度量用于观测采样轨迹,识别其中的状态变化以及判断功能性的构象转移是否发生。这种识别和标识过程不仅对于正确理解构象采样十分关键,也为下一步的结构分析提供了基础,起着承上启下的作用。合适的结构分析方法能够对标识过的采样结果进行分析,从而揭示蛋白质构象转换的分子机制及其生物功能。基于实验所揭示的生物现象,本文提出了一种研究蛋白质构象转换的计算框架,包括构象采样方法、结构相似性度量以及采样所得构象的统计分析。这个框架的一个特点是不需要先验地知道蛋白质构象转换的自由能面和亚状态等动力学信息,这里面涉及到的构象转换过程和亚状态识别过程均由构象采样和蛋白质结构相似性相互配合来完成。具体地讲,这个计算框架包括以下三个方面: 1.在构象采样上,本文提出了将单个长时间尺度的整体构象转换问题转化成独立的、多步骤的短时间尺度的构象转换问题,从而实现对于蛋白质构象转换的快速采样。最近的实验研究表明蛋白质功能性构象转换的时间尺度通常在毫秒到秒之间,远远超出了现有计算采样的能力。本文在基于蛋白质构象转换存在着空间和时间的层次化结构这个假设的基础上,将复杂的长时间尺度整体构象转换问题分解成独立的、多步骤的短时间尺度构象转换问题,然后借鉴分布式模拟和并行模拟思想,使用一组并行短时间尺度分子动力学模拟代替传统的单个长时间尺度分子动力学模拟,实现蛋白质在不同状态或亚状态之间的构象转换。这种采样策略不仅能够提高计算资源的利用率,还能够有机地配合蛋白质结构相似性度量,使得蛋白质快速逃离局部能量最小点,减少不必要的采样,从而达到加速采样的目的。需要强调的是,该问题的创新性只是在于复杂构象转换的任务分解,而非采样的整个过程。 2.在蛋白质结构相似性度量上,本文提出了简正模结构相似性,并把它有机地结合到构象采样和后续的结构分析。这种结构相似性度量在本文提出的计算体系中起着承上启下的作用,是这个框架的关键部分,也是本文重要的创新之处。对于并行模拟轨迹获得的每个蛋白质构象,本文均使用弹性网络模型独立地计算其低频率简正模,并将其投影到参考状态的对应简正模,从而定义蛋白质结构相似性,进行模拟轨迹状态的识别,决定下一步模拟所采用的起始构象状态,或者终止采样过程。同时,这种构象采样的识别和标识过程也为下一步的结构分析提供了基础。 3.在结构分析上,我们结合本文采样特点,将几种比较常用的构象统计方法有机地结合在本文计算框架,用于揭示蛋白质构象转换的分子机制和生物功能。基于简正模结构相似性,我们可以对采样所得构象进行状态分类,然后使用不同方法分析每类状态下的统计特性,如相关性分析、主成分分析、聚类分析、网络分析等。不同状态之间统计特性的相似性和差异性则能够揭示构象转换的分子机制。需要说明的是,这些结构分析方法不是本文提出的,我们只是将它们有机地结合在本文计算框架里,用于分析构象转换的分子机制和生物功能。本文将这种计算框架应用到不同类型的蛋白质。首先,我们用这种方法研究了一种模板蛋白质:腺苷酸激酶。该蛋白质系统具有丰富的实验和计算数据,为验证本文方法的有效性和优越性、说明本文方法的生物意义提供了一个良好的模板。通过计算发现,本文方法所揭示的腺苷酸激酶构象转换机制不仅符合其生物功能,具有很强的生物意义,而且能够发现其它方法不能发现的机理。此外,与实验测得的构象转换时间尺度相比,我们的计算方法极大的减少了采样所需时间尺度,提高了采样效率。其次,我们用这种方法研究了一种当前大家所关心的、功能还不清晰的蛋白质:AMP活化蛋白激酶。该蛋白质具有自抑制功能,在生物体能量平衡中起着重要作用。但是由于该蛋白质结构和功能十分复杂,使得这个蛋白质系统的结构信息不完整、功能发生机制不清晰,从而使得对于它的动力学研究具有相当的难度。通过使用本文计算方法,我们成功地揭示了这种蛋白质自抑制功能发生的动力学机制。值得说明的是,本文的研究是AMP活化蛋白激酶自抑制功能动力学方面的第一次研究,具有重要的参考意义。最后

关键词：蛋白质构象转换构象采样蛋白质结构相似性结构分析简正模结构相似性分子动力学模拟统计分析

来源：评论

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疏水电荷诱导置换色谱中吸附和置换过程的分子模拟研究

疏水电荷诱导置换色谱中吸附和置换过程的分子模拟研究

引用

作者：吴瑕天津大学

学位级别：硕士

疏水电荷诱导置换色谱(HCIDC)将置换操作模式应用于疏水电荷诱导色谱,在抗体分离纯化方面具有不可比拟的优势,但其过程和机理不明,影响其工业化应用。本文利用粗粒化分子动力学模拟研究HCIDC的微观动态过程,考察其影响因素并解析其作用... 详细信息

疏水电荷诱导置换色谱(HCIDC)将置换操作模式应用于疏水电荷诱导色谱,在抗体分离纯化方面具有不可比拟的优势,但其过程和机理不明,影响其工业化应用。本文利用粗粒化分子动力学模拟研究HCIDC的微观动态过程,考察其影响因素并解析其作用机理。首先通过均匀排布球形粒子的正六边形平板模拟色谱基质,其上偶联配基5-氨基吲哚。采用连接配基的两平行平板模拟色谱孔道,以溶菌酶为目标溶质,选取三丁基四癸基氯化磷(TC)、十六烷基二甲基苄基氯化铵(CC)和苄索氯铵(BC)为置换剂,按照Martini粗粒化力场的简化原则分别构建其粗粒化模型。在此基础上,以色谱孔道为研究对象,详细考察吸附和置换过程中溶菌酶、配基以及置换剂之间的相互作用模式、接触位点和能量,研究溶菌酶的构象变化过程、溶菌酶初始构象及配基密度对吸附过程的影响、置换剂种类及浓度对置换效果的影响。研究结果表明,吸附发生前,溶菌酶不断调整自身构象及方位以便与配基形成最低能量接触;吸附过程中,溶菌酶处于天然态—部分展开态的动态变化中,并以疏水相互作用与配基结合,其中129号残基LEU是关键吸附残基。高配基密度时,溶菌酶的吸附较强,但自身构象变化也较明显。置换过程中,置换剂与配基的疏水相互作用强于溶菌酶,且存在聚集—分散的动态平衡,可推动溶菌酶在基质平面上移动。置换剂BC属于化学选择性置换剂,而TC置换效果优于CC。高浓度置换剂的置换效果较好,而高配基密度可能会造成置换剂与配基结合过于牢固而难以洗脱。该研究初步阐释了HCIDC的分子机理以及配基密度、置换剂种类和浓度对色谱分离性能的影响,有助于指导色谱过程优化以及配基和置换剂的理性设计。

关键词：疏水电荷诱导置换色谱分子动力学模拟粗粒化模型吸附过程置换过程蛋白质构象转换

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疏水电荷诱导置换色谱中吸附和转换过程的分子模拟研究

疏水电荷诱导置换色谱中吸附和转换过程的分子模拟研究

引用

作者：吴瑕天津大学

学位级别：硕士

疏水电荷诱导置换色谱(HCIDC)将置换操作模式应用于疏水电荷诱导色谱,在抗体分离纯化方面具有不可比拟的优势,但其过程和机理不明,影响其工业化应用。本文利用粗粒化分子动力学模拟研究HCIDC的微观动态过程,考察其影响因素并解析其作用机理。\n 首先通过均匀排布球形粒子的正六边形平板模拟色谱基质,其上偶联配基5-氨基吲哚。采用连接配基的两平行平板模拟色谱孔道,以溶菌酶为目标溶质,选取三丁基四癸基氯化磷(TC)、十六烷基二甲基苄基氯化铵(CC)和苄索氯铵(BC)为置换剂,按照Martini粗粒化力场的简化原则分别构建其粗粒化模型。\n 在此基础上,以色谱孔道为研究对象,详细考察吸附和置换过程中溶菌酶、配基以及置换剂之间的相互作用模式、接触位点和能量,研究溶菌酶的构象变化过程、溶菌酶初始构象及配基密度对吸附过程的影响、置换剂种类及浓度对置换效果的影响。\n 研究结果表明,吸附发生前,溶菌酶不断调整自身构象及方位以便与配基形成最低能量接触；吸附过程中,溶菌酶处于天然态-部分展开态的动态变化中,并以疏水相互作用与配基结合,其中129号残基LEU是关键吸附残基。高配基密度时,溶菌酶的吸附较强,但自身构象变化也较明显。置换过程中,置换剂与配基的疏水相互作用强于溶菌酶,且存在聚集-分散的动态平衡,可推动溶菌酶在基质平面上移动。置换剂BC属于化学选择性置换剂,而TC置换效果优于CC。高浓度置换剂的置换效果较好,而高配基密度可能会造成置换剂与配基结合过于牢固而难以洗脱。\n 该研究初步阐释了HCIDC的分子机理以及配基密度、置换剂种类和浓度对色谱分离性能的影响,有助于指导色谱过程优化以及配基和置换剂的理性设计。

关键词：疏水电荷诱导置换色谱分子动力学模拟吸附过程置换过程蛋白质构象转换

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