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受磷蛋白的空间结构及其分子动力学模拟

作　者: 汤孛
导　师: 魏冬青
学　校: 上海交通大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 受磷蛋白空间结构磷酸化单点突变螺旋结构五聚体分子动力学模拟
分类号: R318
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

肌浆网钙泵是将钙离子从细胞质内转运到肌浆网内的重要跨膜蛋白,它的活性受到与之相互作用的受磷蛋白的调控。受磷蛋白存在磷酸化和非磷酸化两种可逆状态,非磷酸化时会抑制钙泵的活性,磷酸化时会减小这种抑制作用。受磷蛋白的在生物体中的空间结构一直是一个受关注的焦点。本文通过总结受磷蛋白空间结构的研究进展,利用分子动力学模拟的方法,对其空间结构进行了系统的模拟和研究。我们将核磁共振所得到的风铃草结构单链的前22个残基取出,并且分别保持原始结构,而对第16位和第17位分别进行磷酸化,第9位进行单点突变,得到四个不同的肽段,然后使用AMBER模拟软件将肽段分别置于不同的溶剂和离子浓度条件下,得到八个不同的模拟体系。分别依次进行能量最小化、升温、平衡,和10纳秒的模拟过程。另外还对单链和五聚体在水环境中进行了10纳秒的模拟。分析轨迹发现:原始结构的肽段可以很好的保持螺旋结构;两个位点的磷酸化均会使肽段的结构区域无序化;第9位的单点突变会在此处形成一个弯折;在高离子浓度和磷酸化的共同作用下,肽段的结构会更加无序;受磷蛋白单体中存在胞质区和膜内区两个螺旋肽段;胞质区螺旋肽段会倾向于弯折向膜内区螺旋肽段;膜内区亮氨酸/异亮氨酸拉链结构紧密连接了五条单链。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章前言  11-28
  1.1 受磷蛋白  11-20
    1.1.1 受磷蛋白的生理作用  11-12
    1.1.2 受磷蛋白的氨基酸组成  12-13
    1.1.3 受磷蛋白的空间结构  13-17
    1.1.4 受磷蛋白和肌浆网钙泵的相互作用  17-20
  1.2 分子动力学概述  20-26
    1.2.1 分子动力学概述  20-21
    1.2.2 有限差分方法  21-22
    1.2.3 分子动力学模拟  22-23
    1.2.4 分子力场  23-25
    1.2.5 模拟系综  25-26
  1.3 受磷蛋白分子动力学研究进展  26-27
  1.4 本章小结  27-28
第二章模拟方法  28-35
  2.1 使用软件(AMBER)简介  28-29
    2.1.1 Amber 力场  28
    2.1.2 Amber 软件包  28-29
  2.2 模拟体系介绍  29-30
  2.3 模拟的具体步骤和参数设置  30-33
    2.3.1 PDB 文件的准备  30
    2.3.2 生成拓扑文件和坐标文件  30-31
    2.3.3 体系能量最小化  31
    2.3.4 体系升温过程  31-32
    2.3.5 体系平衡过程  32
    2.3.6 体系分子动力学模拟  32-33
  2.4 轨迹分析  33-34
    2.4.1 使用Amber 的ptraj 进行分析  33
    2.4.2 使用DSSP 分析  33-34
    2.4.3 使用VMD 分析  34
  2.5 本章小结  34-35
第三章结果与讨论  35-56
  3.1 模拟体系稳定性  35-36
  3.2 单点突变（R9C）的影响  36-40
    3.2.1 精氨酸和半胱氨酸结构比较  36-37
    3.2.2 RMSD 比较  37
    3.2.3 残基螺旋状态  37-38
    3.2.4 时间截图  38-39
    3.2.5 残基之间形成的氢键  39-40
    3.2.6 讨论  40
  3.3 磷酸化的影响  40-45
    3.3.1 磷酸化和非磷酸化氨基酸的结构  40-41
    3.3.2 残基螺旋状态  41-42
    3.3.3 残基之间形成的氢键  42-43
    3.3.4 特定残基之间的距离  43-45
    3.3.5 讨论  45
  3.4 溶剂的影响  45-48
    3.4.1 溶剂性质  45
    3.4.2 残基螺旋状态  45-46
    3.4.3 残基之间形成的氢键  46-48
    3.4.4 讨论  48
  3.5 离子浓度的影响  48-50
    3.5.1 加入离子数目  48
    3.5.2 残基螺旋状态  48-49
    3.5.3 残基之间形成的氢键  49-50
    3.5.4 讨论  50
  3.6 单体的模拟  50-52
    3.6.1 残基螺旋状态  50-51
    3.6.2 时间截图  51
    3.6.3 讨论  51-52
  3.7 五聚体的模拟  52-56
    3.7.1 残基螺旋状态  52
    3.7.2 时间截图  52-54
    3.7.3 特定残基之间的距离  54-55
    3.7.4 讨论  55-56
第四章全文总结  56-57
  4.1 主要结论  56
  4.2 研究展望  56-57
参考文献  57-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  62

受磷蛋白的空间结构及其分子动力学模拟

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