PDB结构中结晶水分子在蛋白质与配体结合中作用的量子计算研究

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PDB结构中结晶水分子在蛋白质与配体结合中作用的量子计算研究

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毕业论文范文题目：PDB结构中结晶水分子在蛋白质与配体结合中作用的量子计算研究，论文范文关键词：PDB结构中结晶水分子在蛋白质与配体结合中作用的量子计算研究
PDB结构中结晶水分子在蛋白质与配体结合中作用的量子计算研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：生物大分子的动力学研究越来越受到人们的重视。飞速发展的计算机技术使计算分子模拟在化学、生物化学以及分子生物学领域成为十分重要和活跃的前沿课题。分子动力学(MolecularDynamics,MD)模拟通过力场能够计算出生物大分子在原子水平上的相互作用,提供生物大分子构象变化的详细信息。在过去的几十年里,分子动力学模拟已经成为研究蛋白质的物理化学特性的一个重要工具。基于分子动力学模拟的绝对结合自由能计算对研究分子识别机制及其动态作用十分重要的。自由能的正负决定了化学反应的方向,其大小决定了反应趋势的强弱。另外分子动力学模拟对研究蛋白质等生物大分子的结构与功能的关系具有重要的意义。HIV-1蛋白酶(Protease,PR)在HIV-1病毒多肽形成过程中起着重要作用,它对HIV-1的复制是必要的,因（略..）此HIV-1PR是艾滋病即获得性免疫缺陷综合症(AcquiredImmunodeficiencySyndrome,AIDS)治疗的主要药物靶点之一。对HIV蛋白酶及其配体的研究对抗艾滋病药物的研制具有重要意义。在研究HIV-1PR和配体的相互作用时,通常去掉晶体结构中在HIV-1PR和配体之间起桥联作用的结晶水分子W301,然而在几乎所有的HIV-1PR和配体的晶体结构中能够发现W301水分子,W301水分子可能在HIV-1PR和配体结合中起着重要作用。研究W301水分子在HIV-1PR和配体结合中的作用是当今的一个热门课题。本文采用混合量子力学和分子力学方法(HybridQuantumMechanicalandMolecularMechanicalmethod,QM/MM)对HIV-1蛋白酶在结晶水分子W301影响下的动力学行为（此处忽略..）进行了研究,并用MM-GBSA方法计算了W301与HIV-1PR/ABT-538的结合自由能。HIV-1PR/ABT-538复合物中天门冬氨酸残基Asp25(A,B)的质子化状态没有被实验验证,依据蛋白酶的作用机理,在HIV-1蛋白酶活性区域仅有一个天门冬氨酸残基处于质子化状态,另外一个处于离子化状态。半经验的量子力学计算进一步证明Asp25(A,B)的质子化状态是在OD2氧原子上。因此在研究HIV-1PR/ABT-538复合物中结晶水分子W301的作用时,在两种单阴离子状态计算结晶水分子W301与HIV-1PR/ABT-538复合物的结合自由能:一个模拟中,Asp25(A)处于质子化状态,Asp25(B)则处于离子化状态,记为(0,-1)状态;在另外一个模拟中,Asp25(B)处于质子化状态,Asp25(A)处于离子化状态,记为(-1,0)状态,且质子化状态均在OD2氧上。在(0,-1)和(-1,0)状态下W301水（文章此处忽略..）分子与HIV-1PR/ABT-538复合物的结合自由能分别为-17.63KJ/mol、-16.88KJ/mol。说明W301水分子在HIV-1PR和ABT-538的结合中起了关键作用。在QM/MM分子动力学模拟过程中,W301水分子对HIV-1蛋白酶的构象变化也起着非常重要的作用。本文研究在W301水分子影响下,HIV-1蛋白酶的B-Factor值随分子动力学模拟变化的情况,得出处于(-1,0)状态的HIV-1PR在W301的作用下大部分残基的活动性增大,而处于(0,-1)状态的HIV-1PR在W301的作用下大部分残基的活动性降低。根据定量构效方法(QuantitativeStructure-ActivityRelationship,QSAR)思想,画出ABT-538的分子静电势(MolecularElectrostaticPotential,MEP),ABT-538的分子结构取自（略..）QM/MM分子动力学模拟轨迹中的最低能量态。从计算结果可以看出,W301水分子在HIV-1PR和ABT-538的结合中起到了关键作用;W301水分子对HIV-1蛋白酶的构象变化起着非常重要的作用;W301与ABT-538用QM方法处理,它们之间形成的氢键具有更加可信性;ABT-538的O2和O4原子处于负静电区域,对W301与ABT-538之间形成的氢键有作用。

以上为本篇毕业论文范文PDB结构中结晶水分子在蛋白质与配体结合中作用的量子计算研究的介绍部分。

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