結合實驗和計算的方法來闡述柔性蛋白質的結構和動力學.pdf

1、蛋白質的功能與它們的柔性是密切相關的。蛋白質與其它分子進行相互作用時常常會發(fā)生構象上的改變。這種改變可能是比較小的氨基酸側鏈的重新排布，也可能是比較大尺度的構象波動。蛋白質柔性的研究對于描述蛋白質的相互作用是十分重要的。
　　在本論文的第一章中，介紹了天然無序蛋白質及其相關的研究方法。在過去的幾十年里，人們發(fā)現(xiàn)雖然天然無序蛋白質缺乏一個折疊良好的三維結構，但是它們卻在生物體內發(fā)揮著重要的功能。目前已經(jīng)有很多實驗方法可以用來描述天然

2、無序蛋白質的結構特性。在這些方法中，核磁共振波譜學和小角度X-射線散射是最常使用的方法，它們可以提供很多定量的結構信息。這些實驗得到的數(shù)據(jù)可以用在多種不同的計算方法之中，包括約束的分子動力學模擬和其它一些算法，這些方法能夠產生包含各種不同構象的結構系綜。而最終得到的結構系綜也為人們了解天然無序蛋白質的結構和功能提供了基礎。
　　在大腸桿菌中，RNA的分子伴侶蛋白Hfq是一個重要的轉錄后的調控因子。Hfq蛋白由一個保守的Sm結構域和

3、一段天然無序的C末端組成。先前的研究結果表明C末端對于Hfq功能的實現(xiàn)是非常重要的。然而由于C末端是沒有固定結構的無序區(qū)域，人們對于C末端的具體結構信息了解很少。在第二章中，結合實驗和計算的方法對Hfq蛋白C末端的結構和動力學性質進行了研究。結果表明這段無序的C末端是高度柔性的并且與Hfq蛋白的六聚體核心之間有瞬時的相互作用。結果還發(fā)現(xiàn)C末端的某些區(qū)域是運動受限的，而且還存在一些瞬態(tài)的二級結構元件。最后，結合得到的實驗數(shù)據(jù)和計算的方法對

4、C末端進行了系綜描述，而這些結構系綜也為進一步了解C末端的功能提供了結構基礎。
　　許多蛋白質都包含兩個及兩個以上的結構域，而它們之間常常通過柔性的連接區(qū)域進行連接，這些柔性的區(qū)域在一定程度決定了結構域的相對運動。多結構域蛋白質的大尺度構象柔性常常與它們的生物學功能相關。然而，對于包含柔性連接區(qū)域的多結構域蛋白質的研究往往是非常復雜的，這也是方法學上的一個挑戰(zhàn)。在第三章中，發(fā)展了一種方法，就是結合放大集合運動模擬和小角度X-射線散