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高温动力学方法筛选提高蛋白质热稳定性的突变位点

作　者: 宋苗苗
导　师: 肖奕
学　校: 华中科技大学
专　业: 理论物理
关键词: 蛋白质残基突变热稳定性动力学模拟
分类号: Q51-33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

蛋白质是生物体功能的执行者,也是生命科学中重要的研究对象。一切生命活动都离不开蛋白质的参与,每一种蛋白质都有发挥其功能的最佳温度范围,高于或低于这个温度范围,蛋白质的活性就会受到影响,甚至是失活。但是目前在食品、化工,分子设计和生物医学等领域,经常需要在较高温度下仍然能够保持其原有功能的蛋白质,因此,提高蛋白质的热稳定性,了解蛋白质发挥其功能的机制,找出影响蛋白质热稳定性关键因素,已经不仅仅是一个科学问题,在人们的日常生活和工作中发挥了越来越重要的作用。吸引了越来越多的科学家花费大量的时间和精力投入到蛋白质热稳定性的研究中来。残基突变是提高蛋白质热稳定性的有效途径之一。对于突变位点的预测,目前已经通过蛋白质工程的方法,比如合理设计,组合设计和数据推理等方法,取得了丰硕的成果。但是,如何选择突变位点目前仍然没有完全解决。效率和筛选的有效性还需要进一步提高。为此,本文采用高温动力学的方法,综合考虑残基间相互作用能量,蛋白质结构以及结构随温度的变化规律等信息,筛选提高蛋白质热稳定性的突变位点。我们从ProTherm数据库中根据特定条件选取了四个蛋白质作为研究对象,分别为:1csp,1qqv,1rop,1pga。以1csp为例,我们分别在Tm,Tm+50k,Tm+100k,Tm+150k温度下作动力学模拟,对模拟结果进行统计分析,选出做动力学模拟最适宜的温度。然后在此温度下对其他三个蛋白质做动力学模拟,根据影响蛋白质热稳定性的因素以及这些因素对蛋白质热稳定性贡献的大小,首先对蛋白质残基进行一个初步筛选,对符合条件的残基,进一步分析残基间距离随时间的变化规律,然后去除保守性残基,进而得到最终结果。我们的方法所需数据量少,易于实现,并且效率高,具有很好的应用价值。本文研究结果表明静电作用和疏水作用可能是影响蛋白质热稳定性最重要的因素。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪言  8-18
  1.1 引言  8
  1.2 蛋白质的组成及功能介绍  8-13
  1.3 影响蛋白质热稳定的主要因素  13-14
  1.4 蛋白质热稳定性研究常用的方法及优缺点  14-18
2 高温动力学研究方法  18-27
  2.1 本文的研究方法  18-19
  2.2 动力学模拟  19-21
  2.3 研究对象的选择  21-22
  2.4 动力学模拟条件的选择  22-27
3 针对具体蛋白的计算  27-46
  3.1 模拟结果的统计与分析  28-39
  3.2 残基保守性分析  39-44
  3.3 研究结论  44-46
4 工作总结与展望  46-48
  4.1 工作总结  46
  4.2 后期工作展望  46-48
致谢  48-49
参考文献  49-53

高温动力学方法筛选提高蛋白质热稳定性的突变位点

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