电压门控钾离子通道门控动力学研究

电压门控钾离子通道是一种允许钾离子被动跨越，并根据膜电压的变化而开闭的膜蛋白，是形成神经脉冲信号的分子基础，也是一种纳米尺度的分子机器。该类通道如何感应膜电压变化并驱动通道开闭一直是一个焦点问题，随着最近越来越多的原子级精度晶体结构的解析，人们离对该问题的最终解答已经越来越近。但是单纯的静态结构分析或者间接的电生理学研究都不足以完成此任务，反而引起了更加激烈的争论。在此情况下，分子动力学模拟作为结合微观结构和宏观性能的工具，力学作为研究力与运动的科学，可以对此作出贡献。本项目拟以晶体结构为基础，依靠万亿次高性能计算机集群平台，以大规模分子动力学模拟为手段，对膜液环境中的电压门控钾通道进行全面的研究。通过对蛋白质结构的稳定性、拟膜电压变化的电场作用下构型的变化和多种人为载荷作用下构型运动的比较分析，发现和揭示电压门控钾通道在生理环境中膜电压变化下的可能运动机制，并对钾通道仿生设计提供思路。